Billedtekst: Den originale Jodrell Bank Control Desk med udsigt til Lovell-teleskopet. Kredit: Anthony Holloway.
I sidste uge kiggede vi på det offentlige ansigt på Jodrell Bank-observatoriet, Discovery Center. Men denne uge får vi en bag kulisserne rundvisning i hjertet af dette imponerende og historiske observatorium.
Dr. Tim O’Brien er associeret direktør for Jodrell Bank-observatoriet og læser i astrofysik på School of Physics & Astronomy ved University of Manchester. Når vi begynder vores rundvisning i teleskoper, kontrolrum og computere, forklarer han Jodrells rolle i den historiske udvikling af radioastronomi. Lovell-teleskopet i hjertet af observatoriet er i dag en bygning i klasse 1, såvel som i forkant med den aktuelle og faktisk fremtidige videnskabelige forskning.
Jodrell Bank var oprindeligt stedet for universitetets botanikafdelings testgrund. Observatoriet blev grundlagt af Sir Bernard Lovell, da interferens fra sporvogne forstyrrede forskningen i kosmiske stråler, som han udførte på School of Physics på universitetets hovedcampus i byen. Sir Bernard flyttede sit radarudstyr til stedet i 1945 for at forsøge at finde radioekko fra de ioniserede spor af kosmiske stråler, men grundlagde i stedet et helt nyt forskningsområde for meteorer.
Lovell-teleskopet (oprindeligt Mark I) var det største styrbare radioteleskop i verden (76,2 m i diameter) og det eneste, der var i stand til at spore lanceringsraketten for Sputnik 1 i 1957; det er stadig det tredje største i verden. Bortset fra at spore og modtage data fra sonder som Pioneer 5 i 1960 og Luna 9 i 1966, gjorde et kontinuerligt opgraderingsprogram muligheden for at måle afstande til Månen og Venus og undersøge pulsarer, astrofysiske masers, kvasarer og tyngdekraver. Det har givet de mest omfattende undersøgelser af pulsarer i binære stjernesystemer og opdaget den første pulsar i en kugleformet klynge. Den registrerede den første gravitationslinse og er også blevet brugt til SETI-observationer. Nu på sin tredje reflekterende overflade har et kontinuerligt opdateringsprogram gjort det mere magtfuldt end nogensinde.
I 1964 blev Mark II elliptisk radioteleskop afsluttet. Det står midt i et felt, dværger den lille observerende kuppel, der huser Tims optiske undervisningsteleskop og omgivet af hytter efter krigen, opkaldt efter den forskning, der blev udført i dem, så den ene kaldes Radiant (efter meteorer) og en anden måne. Med en hovedakse på 38,1 m og mindre akse på 25,4 m bruges Mark II hovedsagelig ved siden af Lovell som en del af e-MERLIN (Multi Element Radio Linked Interferometer Network), Storbritanniens nationale radioastronomifacilitet kørt fra Jodrell. Dette omfatter op til 7 radioomfang: Lovell, Mark II, Cambridge, Defford, Knockin, Darnhall og Pickmere. e-MERLIN har den længste baseline (adskillelse af teleskoper) på 217 km og en opløsning på bedre end 50 milliarcsekunder, hvilket sammenligner med Hubble-rumteleskopet men ved radio snarere end synlige bølgelængder. Manchester-filialen af Jodrell er også vært for det britiske regionale centerknudepunkt for ALMA (Atacama Large Millimeter / sub-millimeter Array) i Chile.
"42ft" -teleskopet står ved indgangen til hovedbygningen, der huser kontrolrummet. Teleskopens hovedopgave er løbende at overvåge Pulsar i hjertet af Krabbe-tågen (hele tiden er det over horisonten). Tim på dette tidspunkt viste sit imponerende partit trick med at matematisk demonstrere, at omfanget faktisk pegede på Crab Pulsar ved at beregne fra pulsars Right Ascension (05h 34m 31.97s) og Declination (+ 22d 00m 52.1s) hvor det ville være i himlen på det tidspunkt. Den har indsamlet over 30 års data, der repræsenterer 4% af pulsarens alder, hvilket giver vigtige ledetråde om, hvordan pulsarer udvikler sig.
Billedtekst: Dr. Tim O’Brien taler med prof. Brian Cox og Dara O’Biain i kontrolrummet under Stargazing Live Credit: University of Manchester
Tim var venlig nok til at tillade mig inde i kontrolrummet, som ikke ofte ses af generelle besøgende på webstedet, skønt det er vært for BBC TVs årlige Stargazing Live-serie, der er vært af professor Brian Cox og Dara O’Briain. Det illustrerer perfekt Jodrell's historiske og aktuelle rolle i radioastronomi. Det er en vidunderlig britisk blanding af avanceret computerteknologi, originalt udstyr fra 1950'erne og alle punkter imellem. Der er massive fladskærmsmonitorer i det ene hjørne, der viser & kan kontrollere hver af scopes, et atomur langs træ- og glasskabe, der huser rygende nåle, der sporer lufttryk, vindhastighed og temperaturvariationer på ruller eller skiver af papir. I midten af rummet er det originale hesteskoformede kontrolbord fra 1950'erne.
Det store vindue har udsigt over Lovell-omfanget, der blev 'parkeret' under mit besøg, mens den reflekterende skål fik et nyt lag maling, der pegede lige op til toplys med de påførte bremser. Hvis vinden stiger under en observation, skal skålen hæves og flyttes til et mål højere på himlen. Hvis vinden når 45 miles i timen, skal skålen parkeres i denne lodrette position. Heldigvis sker dette ikke for ofte. En tung ophobning af sne kan fordreje formen på skålen, så den skal væltes ud. Kontrolrummet er bemandet 24 timer i døgnet 365 dage af året. Hele rummet har en meget tilfredsstillende mængde blinkende lys, drejeknapper, drejeknapper og kontakter. Som Tim med rette siger "Du har brug for masser af blinkende lys."
Jodrell huser en række generelle og specialiserede computerklynger. Siden 1960'erne har Lovell og Mark II regelmæssigt været involveret i VLBI (Very Long Baseline Interferometry), som inkluderer teleskoper over hele Europa, Kina og Afrika og også kan forbindes til VLBA (Very Long Baseline Array) i Amerika for at skabe et teleskop størrelse af planeten, i stand til at producere de skarpeste billeder i al astronomi. VLBI-rummet rummer et stort udvalg af modtager- og optageudstyr. Dette inkluderer en GPS-modtager, nøjagtig til 0,5 millisek, kærligt kendt som Totally accurate Clock, skønt de har nyere med 25 nanosekunders nøjagtighed og deres maser atomur er nøjagtigt til 1 del i 10 ^ 15 eller 1 sekund hvert 30 million år! Navne er ganske ting ved Jodrell, fem signalgeneratorer, der bruges til at konvertere frekvenser i modtageren er pænt mærket Sharon, Tracy, Nigel, Kevin og Darren.
Billedtekst: Mark II-teleskopet ved Jodrell Bank. Kredit: Forfatteren
Jodrell var banebrydende for forbindelsen af radioteleskoper over hundreder af kilometer og konstruerede det dedikerede optiske fibernetværk, der forbinder alle syv e-MERLIN-teleskoper. Tim pausede for effekt foran en imponerende stor og kraftig blå dør, der var prydet med adskillige dramatiske advarselsskilte og nynnede sindssygende, med hånden på et robust betjeningsgreb. Dette var hjemstedet for e-MERLIN-korrelatoren, fokuset for alle syv teleskoper og hjertet af netværket, det skal afskærmes omhyggeligt, så det ikke forstyrrer radioskoper på stedet. Tim bankede på indgangskoden, trak i håndtaget, og den blide brum blev et øredøvende brøl, da vi kom ind i et metalrum, holdt koldt med aircondition. Der er massive gasflasker i hjørnet, der er klar til at fylde rummet i tilfælde af brand. I midten er et røget glasskab, på størrelse med et stort klædeskab, der indeholder computernavet med festoner af gule optiske fiberkabler knyttet til teleskopene og bringer så meget data ind i rummet, som rejser på resten af det britiske internet kombineret.
Jodrell har omkring 40 ansatte på stedet og over 100 flere arbejder fra universitetets Alan Turing-bygning i Manchester. Gruppens liste over forskningsprogrammer dækker alle aspekter af astronomi, fra at studere Big Bang til at opdage eksoplaneter. De har brugt pulsarer til at teste Einsteins tyngdekraft, som de blev tildelt EF Descartes Research Prize. De udviklede lavstøjforstærkere til ESAs Planck-rumfartøj, der rapporterer om dens kosmologiresultater næste år. Med et europæisk netværk af radioteleskoper bruger de pulsarer til at forsøge den første detektion af tyngdekraftsbølger forudsagt af Einstein.
Ser vi på fremtiden, arbejdes der nu ved siden af hovedkontrolbygningen med opførelse af en ny bygning, der skal huse Det Internationale Projektkontor for SKA (Square Kilometre Array), der skal placeres i Afrika og Australien, det, når det blev afsluttet i omkring 2024, bliver verdens største radioteleskop i det 21. århundrede. Når vi rejser, spørger jeg Tim, hvad der ville være på hans ønskeliste for fremtiden (alle astronomer har en ønskeliste, gør de ikke?) Han vil gerne se et system som SKA udvides til at dække den nordlige halvkugle og et fremtidig teleskop, som kunne foretage realtidsobservationer af hele himlen og straks målrette forbigående objekter som novæerne, der er hovedfokus for hans egen forskning. Jeg tror, at sir Bernard ville godkende det.
Find ud af mere om Jodrell Bank Center for Astrophysics
