Mileura Widefield Array - demonstreret med lav frekvens blev tildelt 4,9 millioner dollars i finansiering fra National Science Foundation denne uge. Observatoriet vil se tilbage til det tidligste univers, da der kun var mørkt stof og primordialt brint. Det skal være i stand til at se de første pletter med højere densitet, da denne gas trækkes sammen for at danne de første stjerner og galakser.
Et nyt teleskop, der vil hjælpe med forståelsen af det tidlige univers, bevæger sig tættere på konstruktion i fuld skala takket være en pris på $ 4,9 millioner fra National Science Foundation til et amerikansk konsortium ledet af MIT.
Mileura Widefield Array - Low Frequency Demonstrator (LFD), der er bygget i Australien af De Forenede Stater og australske partnere, vil også give forskere mulighed for bedre at forudsige soludbrud af overophedet gas, der kan spille ødelæggelse med satellitter, kommunikationsforbindelser og strømnet . Til støtte for solobservationer uddelte også Luftforsvarets kontor for videnskabelig forskning for nylig en pris på $ 0,3 M til MIT for array-udstyr.
”Designet af det nye teleskop er tæt fokuseret på grænseeksperimenter inden for astrofysik og heliosfærisk videnskab. Vi planlægger at udnytte den enorme computerkraft fra moderne digitale elektroniske enheder og omdanne tusinder af små, enkle, billige antenner til et af de mest potente og unikke astronomiske instrumenter i verden, ”sagde Colin J. Lonsdale, projektleder på MIT's Haystack Observatory.
LFD-samarbejdspartnere i USA er Haystack Observatory, MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research og Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Australske partnere inkluderer CSIRO Australia Telescope National Facility og et australsk universitetskonsortium ledet af University of Melbourne, der inkluderer det australske National University, Curtin University of Technology og andre.
Første galakse, første stjerne
Kort efter Big Bang var universet et næsten uden hav af mørkt stof og gas. Hvordan dannede strukturer som vores galakse sig fra denne intetsigende ensartethed? Over tid trak tyngdekraften langsomt sammen kondensationer af stof, hvilket skabte plaster med højere og lavere densitet. På et tidspunkt koncentrerede man sig nok gas i et lille nok rum, til at komplekse astrofysiske processer blev udløst, og de første stjerner blev født.
I princippet kan vi se, hvordan og hvornår dette skete ved at se til universets fjerneste rækkevidde, for når vi ser på større afstande, ser vi også tilbage i tiden. At finde disse første stjerner og de oprindelige galakser, som de antændes i, er en primær mission for LFD.
Hvordan kan teleskopet opnå dette?
Det viser sig, at brint, der udgør det meste af det almindelige stof i det tidlige univers, effektivt udsender og absorberer radiobølger. Det er disse radiobølger, strakt med udvidelsen af universet, som kan detekteres, måles og analyseres med det nye teleskop. Ved at opdage svingningerne i lysstyrke over brede himmelskår på disse bølgelængder kan vi opdage brintgasens tilstand, da universet var en lille brøkdel af sin nuværende alder.
"Radioastronomiske teleskoper, der arbejder med lav frekvens, giver en mulighed for at være vidne til dannelsen af de første stjerner, galakser og klynger af galakser og til at teste vores teorier om strukturenes oprindelse," sagde Jacqueline Hewitt, direktør for MIT Kavli-instituttet og en professor i fysik. Hun tilføjede, at "direkte observation af denne tidlige epoke af strukturdannelse er uden tvivl en af de vigtigste målinger i astrofysisk kosmologi, der stadig skal foretages."
Professor Rachel Webster fra University of Melbourne sagde: ”Vi håber også, at vi kan se sfæriske huller skabt af tidlige kvasarer [aktive kerner af galakser] i en jævn fordeling af primordialt brint. Disse vil fremstå som små mørke pletter, hvor kvasarstrålingen har opdelt brintet i protoner og elektroner. ”
Forståelse af 'rumvejr'
Nogle gange bliver solen voldelig. Kæmpe udbrud af overophedet gas eller plasma kastes ud i interplanetarisk rum og løber udad på en kollisionskurs med Jorden. Disse såkaldte "koronale masseudsprøjtninger" og fakkelerne, som de er forbundet med, er ansvarlige for det polære lysshows, der er kendt som auroras. De kan imidlertid også spille ødelæggelse med satellitter, kommunikationsforbindelser og strømnet og kan bringe astronauter i fare.
Virkningen af disse plasmaudsprøjtninger kan forudsiges, men ikke særlig godt. Nogle gange afbøjes det udsatte materiale af Jordens magnetfelt, og Jorden er afskærmet. Andre gange mislykkes skjoldet, og der kan opstå omfattende skader. Forskellen skyldes plasmaets magnetiske egenskaber.
For at forbedre forudsigelserne og give pålidelig forhåndsadvarsel om ugunstigt rumvejr, skal forskere måle det magnetiske felt, der gennemsyrer materialet. Indtil nu har der ikke været nogen måde at foretage denne måling, før materialet er i nærheden af Jorden.
LFD lover at ændre det. Teleskopet vil se tusinder af lyse radiokilder. Plasmaet, der udsættes fra solen, ændrer disse kilders radiobølger, når de passerer igennem, men på en måde, der afhænger af magnetfeltstyrken og -retningen. Ved at analysere disse ændringer vil videnskabsfolk endelig være i stand til at udlede de vigtige magnetfeltegenskaber ved koronal masseudsprøjtning.
”Dette er den mest afgørende måling, der skal foretages til støtte for vores nationale rumvejrsprogram, da det ville give forudgående varsel om pladsvejrseffekterne på Jorden i god tid før påvirkningen af plasma-udbruddet,” sagde Joseph Salah, direktør fra Haystack-observatoriet.
Teleskopet
LFD vil være en række 500 antenne “fliser” fordelt på et område på 1,5 kilometer eller næsten en kilometer i diameter. Hver flise er omkring 20 meter kvadratisk og består af 16 enkle og billige dipolantenner, fastgjort på jorden og stirrer lige op.
Store konventionelle teleskoper er kendetegnet ved enorme konkave skiver, der vælter og vipper for at fokusere på specifikke himmelområder. Takket være moderne digital elektronik kan LFD-fliser også "styres" i alle retninger - men der kræves ingen bevægelige dele. Snarere bringes signalerne eller dataene fra hver lille antenne sammen og analyseres ved hjælp af magtfulde computere. Ved at kombinere signalerne på forskellige måder kan computere effektivt "pege" teleskopet i forskellige retninger.
”Moderne digital signalbehandling, der er muliggjort af teknologiske fremskridt, transformerer radioastronomi,” sagde Lincoln J. Greenhill fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Dette koncept er blevet testet i den foreslåede Radio Astronomy Park i Mileura i Western Australia med tre prototypefliser ”kærligt forbundet med hinanden” af MIT og australske kandidatstuderende og forskere, sagde Hewitt. ”Fliserne fungerede meget pænt. Vi var meget tilfredse med dem. ”
Hvorfor Mileura? LFD-teleskopet fungerer ved de samme radiobølgelængder, hvor FM-radio og tv-udsendelser normalt findes. Så hvis det blev placeret i nærheden af en travl metropol, ville signaler fra sidstnævnte sænke radio hvisker fra det dybe univers. Det planlagte sted på Mileura er imidlertid usædvanligt “radiostille” og er også meget tilgængeligt.
Originalkilde: MIT News Release
