Europæiske europæiske og amerikanske radioastronomer har demonstreret en ny måde at observere universet på - via Internettet!
Ved hjælp af avanceret teknologi har forskerne formået at observere en fjern stjerne ved at bruge verdens forskningsnetværk til at skabe et kæmpe virtuelt teleskop. Processen har gjort det muligt for dem at gengive objektet med en hidtil uset detalje i realtid; noget, som kun for få år siden ville have været umuligt. Stjernen valgt til denne bemærkelsesværdige demonstration, kaldet IRC + 10420, er en af de mest usædvanlige på himlen. Omgivet af skyer med støvet gas og udsender stærkt i radiobølger, er objektet klar i slutningen af sit liv og går mod en kataklysmisk eksplosion kendt som en 'supernova'.
Disse nye observationer giver et spændende glimt af radioastronomiens fremtid. Ved hjælp af forskningsnetværk vil radioastronomer ikke kun være i stand til at se dybere ind i det fjerne univers, de vil være i stand til at fange uforudsigelige, kortvarige begivenheder, som de sker, pålideligt og hurtigt.
Astronomer forsøger altid at maksimere opløsningen af deres teleskoper. Opløsning er et mål for den mængde detaljer, den kan vælge. Jo større teleskopet er, jo bedre er opløsningen. VLBI (eller Very Long Baseline Interferometry) er en teknik, der bruges af radioastronomer til at forestille himlen i højeste detalje. I stedet for at bruge en enkelt radioskål, er arrays af teleskoper forbundet på tværs af hele lande eller endda kontinenter. Når signalerne kombineres i en specialiseret computer, har det resulterende billede en opløsning, der er lig med et teleskop, der er lige så stort som den maksimale antenneseparation.
Tidligere blev VLBI-teknikken hæmmet alvorligt, fordi dataene skulle registreres på bånd og derefter sendes til et centralt behandlingsanlæg til analyse. Følgelig var radioastronomer ikke i stand til at bedømme succesen med deres bestræbelser indtil mange uger, selv måneder, efter at observationer blev foretaget. Løsningen, til at forbinde teleskoper elektronisk i realtid, gør det muligt for astronomer at analysere dataene, som de sker. Teknikken, naturligt kaldet e-VLBI, er kun mulig nu, når netværksforbindelse med høj båndbredde er en realitet.
De nylige 20 timers lange observationer, der blev udført den 22. september ved hjælp af det europæiske VLBI-netværk (EVN), involverede radioteleskoper i Storbritannien, Sverige, Holland, Polen og Puerto Rico. Den maksimale adskillelse af antennerne var 8200 km, hvilket gav en opløsning på mindst 20 milliarcsekunder (mas); dette er cirka 5 gange bedre end Hubble-rumteleskopet (HST). Dette detaljeringsniveau svarer til at vælge en lille bygning på månens overflade! Inkluderingen af antennen ved Arecibo i Puerto Rico øgede også følsomheden af teleskoparrayet med en faktor på 10. Alligevel var signalet fra den fjerne stjerne mere end en milliard milliarder gange ved at observere en frekvens på 1612 MHz. svagere end et typisk mobiltelefon håndsæt!
Hvert teleskop var forbundet til sit lands nationale forsknings- og uddannelsesnetværk (NREN), og dataene blev dirigeret med 32 Mbits / sekund pr. Teleskop gennem GEANT, det paneuropæiske forskningsnetværk, til SURFnet, det hollandske netværk. Dataene blev derefter leveret til Joint Institute for VLBI i Europa (JIVE), den centrale behandlingsfacilitet for EVN i Holland. Der blev de 9 Terabits af data ført i realtid til en specialiseret supercomputer, kaldet en 'korrelator', og kombineret. De samme forskningsnetværk blev derefter brugt til at levere det endelige dataprodukt direkte til astronomerne, der dannede billedet. Indtil netværksinfrastrukturen, som GEANT blev tilgængelig, var astronomer ikke i stand til at overføre de enorme mængder data, der kræves til e-VLBI over internettet. I en meget reel forstand fungerer Internettet i sig selv som et teleskop og udfører det samme job som de buede overflader på de individuelle radioskåle. Dai Davies, administrerende direktør for DANTE, der driver GEANT, sagde, at e-VLBI, der er udført med succes på interkontinentalt grundlag, demonstrerer på så klart mulige vilkår betydningen af datakommunikationsnetværk for moderne videnskab. Forskningsnetværk er grundlæggende for denne nye radioastronomiteknik, og det er faktisk meget tilfredsstillende at se fordelene, der nu følger af det ”.
Selvom eksperimentets videnskabelige mål var beskedne, åbner disse e-VLBI-observationer af IRC + 10420 muligheden for at se strukturer af astrofysiske objekter, når de ændrer sig. IRC + 10420 er en supergigant stjerne i stjernebilledet Aquila. Den har en masse ca. 10 gange så stor som vores egen sol og ligger omkring 15.000 lysår fra Jorden. En af de lyseste infrarøde kilder på himlen, den er omgivet af en tyk skal af støv og gas, der smides ud fra stjernens overflade med en hastighed på omkring 200 gange jordens masse hvert år. Radioastronomer er i stand til at forestille sig støvet og gasen, der omgiver IRC + 10420, fordi en af komponentmolekylerne, hydroxyl (OH), afslører sig ved hjælp af en stærk 'maser' -emission. I det væsentlige ser astronomerne klumper af gas, hvor radioemissionen er stærkt forstærket af særlige forhold. Med zoomobjektivet leveret af e-VLBI kan astronomer lave billeder med stor detalje og se klumperne af gas bevæge sig, se masere blive født og dø på tidsskalaer fra uger til måneder og studere de skiftende magnetiske felter, der gennemsyrer skallen. Resultaterne viser, at gassen bevæger sig ved cirka 40 km / s og blev sprøjtet ud fra stjernen for omkring 900 år siden. Som prof. Phil Diamond, et af forskerteamet ved Jodrell Bank Observatory (UK), forklarede, ”det materiale, vi ser på dette billede, forlod stjernens overflade omkring tidspunktet for Norman-erobringen af England”.
Det antages, at IRC + 10420 hurtigt udvikler sig mod slutningen af sit liv. På et tidspunkt, måske tusinder af år fra nu, måske i morgen, forventes stjernen at sprænge sig fra hinanden i et af de mest energiske fænomener, der er kendt i Universet - en 'supernova'. Den resulterende sky af materiale vil til sidst danne en ny generation af stjerner og planetariske systemer. Radioastronomer er nu parate til at fange detaljerne, når de sker, og studere de fysiske processer, der er så vigtige for strukturen i vores Galaxy og for selve livet, med den utrolige styrke fra e-VLBI.
Den nye teknologi fra e-VLBI er indstillet til at revolutionere radioastronomi. Efterhånden som netværksbåndbredderne stiger, så vil følsomheden af e-VLBI-matriser også gøre det muligt at få klarere visninger af de fjerneste og svageste områder i rummet. Dr. Mike Garrett, JIVE-direktør, kommenterede, ”Disse resultater giver et glimt af e-VLBIs enorme potentiale. De hurtige fremskridt inden for de globale kommunikationsnetværk skulle gøre det muligt for os at forbinde de største radioteleskoper i verden med hastigheder, der overstiger titalls Gigabits per sekund i de næste par år. De første massive stjerner i universet, de opstående stråler af stof fra de første galaksers centrale sorte huller, vil blive afsløret i udsøgt detalje. ”
Original kilde: Jodrell Bank nyhedsmeddelelse
