Şu anda yapım aşamasında olan Atacama Büyük Milimetre Dizisinin sanatçı çizimi. İmaj kredisi: ESO. Büyütmek için tıklayın.
Röportajı dinleyin: Derin Etki için Hazırlanın (4.8 MB)
Veya Podcast'e abone olun: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Bana milimetre-altı spektrumu hakkında biraz bilgi verebilir misiniz? Bu nereye uyuyor?
Paul Ho: Alt milimetre, resmi olarak 1 milimetre dalga boyunda ve daha kısadır. Yani frekanstaki 1 milimetre dalga boyu yaklaşık 300 gigahertz veya 3 × 10 ^ 14 hertz'e karşılık gelir. Yani, çok kısa bir dalga boyudur. Bundan aşağı milimetre mesafesi olarak adlandırdığımız şey, yaklaşık 300 mikronluk bir dalga boyuna veya bir milimetrenin üçte birine kadar. Bu, radyo söz konusu olduğunda, atmosfer penceresinin sonu dediğimiz şeydir, çünkü gökyüzünün bir milimetresinin yaklaşık üçte biri daha kısa, atmosfer nedeniyle esasen opak hale gelir.
Fraser: Yani, bunlar radyoda dinlediğiniz gibi radyo dalgaları, ama çok daha kısa - FM radyomda alabileceğim hiçbir şey yok. Neden Evreni soğukta görmek için iyidirler?
Ho: Bildiğimiz veya gördüğümüz herhangi bir nesne, tipik olarak bahsettiğimiz malzemeleri karakterize eden bir enerji yayar, bu yüzden buna spektrum diyoruz. Ve bu enerji spektrumu tipik olarak bir tepe dalga boyuna veya enerjinin büyük kısmının yayıldığı dalga boyuna sahiptir. Bu karakteristik dalga boyu, nesnenin sıcaklığına bağlıdır. Böylece, nesne ne kadar sıcak olursa, dalga boyu o kadar kısalır ve nesne ne kadar soğuk olursa, dalga boyu o kadar uzun ortaya çıkar. 7.000 derecelik bir sıcaklığa sahip olan Güneş için, optikte ortaya çıkan bir tepe dalga boyuna sahip olacaksınız, bu yüzden elbette gözlerimiz optik olarak ayarlanmıştır, çünkü Güneş'in yakınında yaşıyoruz. Ancak malzeme soğudukça, bu radyasyonun dalga boyu uzar ve daha uzun olur ve Mutlak Sıfır'ın 100 derece üzerinde karakteristik bir sıcaklığa düştüğünüzde, bu pik dalga boyu uzak kızılötesi veya milimetre altında bir miktar ortaya çıkar. Yani, 100 mikron civarında bir dalga boyu veya bundan daha az, ki bu da onu milimetre altı aralığa sokar.
Fraser: Peki gözlerimi değiştirip bir dizi milimetre-altı göz ile değiştirebilseydim, gökyüzüne bakıp bakmadığımı ne görebilirdim?
Ho: Tabii ki, gökyüzü oldukça serin olmaya devam edecekti, ancak optik dünyada görmediğiniz oldukça soğuk olan birçok şeyi almaya başlayacaktınız. 100 Kelvin civarında serin bir yıldızın etrafında dönen malzemeler gibi şeyler; yıldızların oluştuğu moleküler gaz cepleri - 100 K'dan daha soğuk olacaklardı ya da galaksiler ilk kurulduğunda çok uzak, erken Evrende, bu malzeme de optik dünyada göremeyeceğiniz çok soğuk. , milimetrede görebileceğinizi.
Fraser: Burada veya uzayda hangi enstrümanları kullanıyorsunuz?
Ho: Yer ve uzay aletleri var. 20 yıl önce insanlar milimetrede çalışmaya başladı ve bu dalga boyunda çalışmaya başlayan birkaç teleskop vardı. Hawaii'de Mauna Kea'da iki tane var: biri yaklaşık 15 metre çapında James Clerk Maxwell Teleskobu ve yaklaşık 10 metre çapında Caltech Submillimetre Gözlemevi. Mauna Kea'nın üstünde tek bir cihaz olarak çalışmak üzere koordine edilen bir dizi teleskop olan bir interferometre inşa ettik. Böylece birbirine bağlı olan ve birbirinden ayrılabilen ya da yarım kilometrelik bir maksimum taban çizgisine ya da ayrılıma yaklaştırabilen 8 metrelik 8 teleskop. Yani bu cihaz, maksimum yarım kilometre büyüklüğünde çok büyük bir teleskop simüle ediyor ve bu nedenle mevcut tek elemanlı teleskoplara kıyasla çok yüksek bir çözünürlük açısı elde ediyor.
Fraser: Radyo teleskoplarından gelen ışığı birleştirmek çok daha kolay, bu yüzden sanırım bunu yapabiliyor musunuz?
Ho: İnterferometre tekniği radyoda oldukça uzun bir süredir kullanılıyor, bu yüzden bu tekniği oldukça iyi hale getirdik. Tabii ki, kızılötesi ve optikte, insanlar da interferometreler üzerinde çalışarak bu şekilde çalışmaya başlıyorlar. Temel olarak, radyasyonu birleştirerek, gelen radyasyonun faz önünü takip etmelisiniz. Normalde bunu çok büyük bir aynanız varmış gibi kırdım ve kırdınız, böylece aynanın birkaç parçasını ayırırsınız ve sonra siz Bu birkaç ayna parçasından bilgileri yeniden oluşturmak istiyorsanız, yapmanız gereken birkaç şey var. İlk olarak, ayna parçalarını tıpkı bir ayna gibi olduğu gibi, birbirlerine göre hizalı tutabilmelisiniz. İkincisi, kusuru giderebilmek için, orada olmayan çok fazla ayna parçasına sahip çok fazla eksik bilgi olması ve sadece birkaç parçayı örneklemeniz. Ancak, küçük parçalar kullanarak çok büyük bir diyafram teleskopu yapmak olan diyafram sentezi adı verilen bu teknik, elbette, birkaç yıl önce Ryle ve Hewish tarafından Nobel ödüllü eserin üretilmesidir.
Fraser: Bu dalga boyundan yararlanmak için gelecekte hangi enstrümanlar geliştirilecek?
Ho: Teleskoplarımız inşa edildikten ve çalışmaya başladıktan sonra, şimdi Şili'de Atacama Büyük Milimetre Dizisi (ALMA) adı verilen ve daha birçok teleskop ve daha geniş diyaframlardan oluşacak daha büyük bir enstrüman olacak. öncü enstrümanımızdan çok daha hassas. Ancak enstrümanımız, daha büyük enstrümanlar takip edebilmek ve daha hassas işler yapmak için gelmeden önce, milimetre altı dalga boyunda dünyanın işaretlerini ve doğasını keşfetmeye başlayacaktır.
Fraser: Bu yeni enstrümanlar ne kadar uzağa bakabilecek? Ne görebilirlerdi?
Ho: Milimetre-altı astronomi disiplinimizin hedeflerinden biri, Evrenin en erken bölümüne zamanında bakmak. Daha önce de belirttiğim gibi, Evrenin ilk aşamasında, galaksiler oluştururken, galaksilerin toplandığı ilk aşamalarda çok daha soğuk olma eğilimindedirler ve bence, özellikle de milimetre altında yayılacaktır. Ve onları, örneğin, Mauna Kea'daki JCM teleskopunu kullanarak görebilirsiniz. Oldukça kırmızıya kaymış galaksiler olan bazı erken Evreni görebilirsiniz; bunlar optikte görünmezler, ancak milimetre altında görünürler ve bu dizi onları görüntüleyebilir ve daha fazla inceleyebilmemiz için onları gökyüzünde nerede bulundukları konusunda çok aktif bir şekilde bulabilir. Bu çok erken galaksiler, bu erken oluşumlar, çok yüksek kırmızıya kaymalarda olduğunu düşünüyoruz - 6, 7, 8'in kırmızıya kayması olan bu Z sayısını veriyoruz - bu yüzden belki de% 10'a geri dönelim Evrenin toplandığı zaman.
Fraser: Son sorum sana… Derin Etki birkaç hafta içinde ortaya çıkıyor. Gözlemevleriniz de bunu izliyor olacak mı?
Ho: Ah evet, elbette. Derin Etki gerçekten ilgilendiğimiz bir şeydir. Enstrümanımız için Güneş Sistemi tipi bedenleri inceliyoruz ve bu sadece gezegenleri değil, yaklaştıklarında veya çarpıştıkça kuyruklu yıldızları da içeriyor. çünkü, yalnızca toz emisyonlarına bakmayacak, aynı zamanda çıkan gazların spektral çizgilerini de izleyebileceğiz. Bu nedenle, dikkatimizi bu etkinliğe çevirebilmeyi ve aynı zamanda görüntülemeyi bekliyoruz.
Paul Ho, Cambridge, Massachusetts'teki Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nin astronomudur.
