Radyo astronomisinde yeni bir dönemin sindirimine yardımcı olmak için, Hollanda'daki Westerbork Sentez Radyo Teleskobu'nda (WSRT) yeni bir teknik geliştirilmektedir. WSRT'deki 14 radyo anteninden sadece birinin odak düzlemine bir dedektör plakası ekleyerek, Hollanda Radyo Astronomi Enstitüsü'nün (ASTRON) gökbilimcileri, 3.5 dereceden fazla yayla ayrılmış iki pulsar görüntüleyebildi. Dünya'dan görüldüğü gibi dolunay büyüklüğünün yaklaşık 7 katı.
Apertif adı verilen yeni proje, radyo teleskopunun odak düzleminde bir dizi dedektör kullanıyor. 121 ayrı dedektörden oluşan bu "aşamalı dizi beslemesi", radyo teleskopunun görüş alanını 30 kattan fazla artırıyor. Böylece gökbilimciler gökyüzünün radyo spektrumunda daha büyük bir bölümünü görebiliyorlar. Bu neden önemli? Gıda kursu benzetimimize uygun olarak, bir yüksük ile bir kase çorba yemeye çalıştığınızı hayal edin - bir seferde çorbanın sadece küçük bir kısmını ağzınıza alabilirsiniz. Sonra bir kepçe ile yemeye çalıştığınızı hayal edin.
Radyo kaynakları için gökyüzünü inceleme ve gözlemleme ile aynı benzerlik geçerlidir. Apertif projesinin Başmüfettişi Dr. Tom Oosterloo, yeni tekniğin etini şöyle anlatıyor:
“Aşamalı dizi beslemesi, birbirine yakın paketlenmiş 121 küçük antenden oluşur. Bu matris yaklaşık 1 metrekareyi kapsıyor. Her WSRT'nin odak noktasında böyle bir anten matrisi olacaktır. Bu matris, odak düzlemindeki radyasyon alanını tamamen örneklemektedir. 121 elementin sinyallerini birleştirerek, bir ‘bileşik kirişler [aynen], gökyüzünde 3 × 3 derecelik bir bölge içindeki herhangi bir yeri gösterecek şekilde yönlendirilebilen oluşturulabilir. 121 öğenin hepsinin sinyallerini birleştirerek teleskopun tepkisi optimize edilebilir, yani tüm optik bozulmalar giderilebilir (çünkü radyasyon alanı tamamen ölçülür). Bu işlem 37 kez paralel olarak yapılır, yani 37 bileşik kiriş oluşur. Her bir bileşik ışın temel olarak ayrı bir teleskop görevi görür. Bunu tüm WSRT kaplarında yaparsak, paralel olarak 37 WSRT var. Tüm kirişleri 3 × 3 derece bölgesindeki farklı konumlara yönlendirerek bu bölgeyi tamamen gözlemleyebiliriz. ”
Başka bir deyişle, geleneksel radyo teleskopları, teleskopun odak düzleminde (tüm radyasyonun teleskop tarafından odaklandığı) sadece tek bir dedektör kullanır. Yeni dedektörler, kameranızdaki CCD yongasına veya Hubble gibi modern optik teleskoplarda kullanılanlara benzer. Dizideki her bir ayrı dedektör veri alır ve verileri bileşik bir görüntüde birleştirerek yüksek kaliteli bir görüntü yakalanabilir.
Yeni dizi ayrıca, radyo teleskopunun görüş alanını genişletecek ve bu da gökyüzündeki geniş çapta ayrılmış pulsarların bu en son gözlemine, proje için bir kilometre taşı testine izin verecek. Ek bir avantaj olarak, yeni dedektör, “anten” in verimliliğini geleneksel antenlerle% 55'ten% 75'e çıkaracak.
Oosterloo, “Diyafram verimliliği daha yüksek, çünkü odak düzlemindeki radyasyon alanı üzerinde çok daha fazla kontrole sahibiz. Klasik tek anten sistemleri ile (eski WSRT'de veya eVLA'da olduğu gibi), radyasyon alanını yalnızca tek bir noktada ölçer. Radyasyon alanını tüm odak düzlemi üzerinde ölçerek ve tüm elemanların sinyallerini akıllıca birleştirerek, optik bozulma etkileri en aza indirilebilir ve gökyüzünü görüntülemek için gelen radyasyonun daha büyük bir kısmı kullanılabilir. ”
Şimdilik, Apertif ile donatılmış 14 radyo anteninden sadece biri var. ASTRON'da bir araştırmacı olan Joeri Van Leeuwen, bir e-posta röportajında 2011'de antenlerin 12'sinin yeni dedektör dizisiyle donatıldığını söyledi.
Gökyüzü araştırmaları son yıllarda gökbilimciler için bir nimet olmuştur. Gökbilimciler, muazzam miktarlarda veri alarak ve bunu bilim topluluğunun kullanımına sunarak, farklı araçlara zaman ayırarak yapabileceklerinden çok daha fazla keşifte bulunabildiler.
Radyo spektrumunda şu ana kadar tamamlanmış bazı gökyüzü araştırmaları olmasına rağmen - VLA İLK Araştırması en önemli olanı - alanın uzun bir yolu var. Apertif, radyo spektrumundaki tüm gökyüzünü ayrıntılı olarak inceleme yönünde ilk adımdır ve yeni teknik kullanılarak birçok keşif yapılması beklenmektedir.
Apertif'in Galaktik pulsar popülasyonunun mevcut modellemesine dayanarak 1000'den fazla pulsar keşfetmesi bekleniyor. Evrende nötr hidrojeni büyük ölçeklerde incelemek için de yararlı bir araç olacaktır.
Dr. Oosterloo ve diğ. ark. Temmuz 2010'da Arxiv'de yayınlanan bir makalede şunları yazdı: “GHz frekanslarında çalışan geniş alan radyo teleskoplarının ana bilimsel uygulamalarından biri, Evrendeki nötr hidrojenin bir envanterini yapmak için büyük hacimlerde alan gözlemlemektir. Bu tür bilgilerle, galaksilerdeki kütle, tip ve çevrenin fonksiyonu olarak nötr hidrojenin özellikleri ayrıntılı olarak incelenebilir ve daha da önemlisi, ilk defa bu özelliklerin kırmızıya kayma ile evrimi ele alınabilir. ”
Radyo spektrumunu görünür ve kızılötesi gökyüzü araştırmalarına eklemek, Evren hakkındaki mevcut teorilerin ince ayarının yapılmasına ve yeni keşiflerin yapılmasına yardımcı olacaktır. Gökyüzünde farklı spektrumlarda ne kadar fazla göz olursa, o kadar iyidir.
Apertif bu tür ilk dedektör olmasına rağmen, diğer radyo teleskoplarını teknolojiyle güncelleme planları vardır. Oosterloo, bu tür başka projelerden de şöyle dedi: “Aşamalı dizi yayınları, Avustralya SKA Pathfinder ASKAP tarafından da inşa ediliyor. Bu, Apertif ile benzer özelliklere sahip bir araçtır. Her ne kadar birçok konuda işbirliği yapsak da, ana rakibimiz. Ayrıca şu anda Arecibo'da test edilen bir prototipin de farkındayım. Kanada'da, DRAO [Dominion Radio Astrophysical Observatory] aşamalı dizi besleme geliştirme üzerinde çalışmaktadır. Ancak, sadece Apertif ve ASKAP kısa vadede çalışma aşamalı dizi beslemelerine sahip gerçek bir radyo teleskobu inşa edecek. ”
22 ve 23 Kasım'da, Dringhe, Hollanda'daki Dwingeloo'daki Apertif projesi hakkında bir bilim koordinasyon toplantısı yapıldı. Oosterloo, toplantının projenin geleceğini tartışmak üzere Avrupa, ABD, Avustralya ve Güney Afrika'dan 40 gökbilimcinin katıldığını ve tekniğin potansiyeline büyük ilgi gösterdiğini söyledi.
Kaynaklar: ASTRON basın açıklaması, Arxiv, Dr. Tom Oosterloo ve Dr. Joeri Van Leeuwen ile e-posta röportajı
