A rádiócsillagászat új korszakának emésztéséhez elősegíti a hollandiai Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSRT) új fejlesztési módszerének fejlesztését. Azzal, hogy a WSRT-ben a 14 rádióantenna közül csak az egyikéhez detektorlemezt adtak, a Holland Rádió-Csillagászati Intézet (ASTRON) csillagászai képesek voltak két impulzus ábrázolására, amelyek elválasztása több, mint 3,5 ívfokozat, azaz körülbelül 7-szerese a telihold méretének, a Földről nézve.
Az új Apertif projekt detektor-sorozatot használ a rádióteleszkóp gyújtópontjának síkjában. Ez a „szakaszos elrendezés” - 121 különálló detektorból készül - több mint 30-szor növeli a rádióteleszkóp látóterét. Ezzel a csillagászok az ég nagyobb részét láthatják a rádióspektrumban. Ez miért fontos? Nos, az élelmiszer-tanfolyam analógiájának megfelelően képzeljük el, hogy megpróbál egy tál levest egy gyűszűvel enni - egyszerre csak egy kis részét a levestől kaphatja a szájába. Akkor képzelje el, hogy megkísérli kanállal enni.
Az égbolt rádióforrások felmérésének és megfigyelésének ugyanaz a analógiája igaz. Dr. Tom Oosterloo, az Apertif projekt vezető kutatója elmagyarázza az új technika húsát:
„A fázist elrendezés 121 kicsi antennából áll, amelyek szorosan össze vannak csomagolva. Ez a mátrix körülbelül 1 négyzetméter. Minden WSRT fókuszában egy ilyen antenna mátrix található. Ez a mátrix teljes mértékben megméri a sugárzási teret a fókusz síkban. Az összes 121 elem jeleinek kombinálásával egy „összetett sugárzás” [Sic] kialakítható, amelyet úgy lehet irányítani, hogy bármely helyre mutatjon, az ég 3x3 fokos tartományán belül. Az összes 121 elem jeleinek kombinálásával a távcső reakciója optimalizálható, azaz az összes optikai torzítás megszüntethető (mivel a sugárzási teret teljesen megmérik). Ezt az eljárást párhuzamosan 37 alkalommal hajtjuk végre, azaz 37 összetett sugár alakul ki. Minden egyes összetett sugár alapvetően különálló távcsőként működik. Ha ezt minden WSRT-csészében megtesszük, akkor 37 WSRT-vel párhuzamosan van. Ha az összes gerendát a 3 × 3 fokos tartományon belüli különböző helyekre irányítjuk, teljes mértékben megfigyelhetjük ezt a régiót. ”
Más szavakkal: a hagyományos rádióteleszkópok csak egy érzékelőt használnak a távcső fókusz síkjában (ahol az összes sugárzást a távcső fókuszálja). Az új érzékelők kissé hasonlítanak a fényképezőgép CCD chipjéhez vagy a modern optikai távcsövekhez, például a Hubblehez használt készülékekhez. A tömb minden különálló érzékelője adatokat vesz, és az adatok összetett képbe történő kombinálásával kiváló minőségű képet lehet rögzíteni.
Az új tömb kibővíti a rádióteleszkóp látóterét is, amely lehetővé tette az égen széles körben elkülönített pulzusok megfigyelését, ez egy mérföldkő teszt a projekt számára. További bónuszként az új detektor 75% -ra növeli a „rekesz” hatékonyságát, a hagyományos antennák 55% -ától.
Dr. Oosterloo elmagyarázta: „A rekeszhatékonyság magasabb, mivel sokkal jobban tudjuk irányítani a fókusz síkban a sugárzási teret. A klasszikus egyantenna-rendszerekkel (mint a régi WSRT-ben vagy az eVLA-ban) a sugárzási mezőt csak egyetlen pontban mérik. A sugárzási területnek a teljes fókuszt síkon történő mérésével és az összes elem jelének ügyes kombinálásával minimalizálhatók az optikai torzítás hatása, és a bejövő sugárzás nagyobb hányadát felhasználhatjuk az ég megvilágításához. ”
Jelenleg a Apertif-kel felszerelt 14 rádióantennából csak egy van. Joeri Van Leeuwen, az ASTRON kutatója egy e-mail interjúban elmondta, hogy 2011-ben 12 antennát felszerelnek az új detektorrendszerrel.
Az égbolt-felmérések az utóbbi években örömmel szolgáltak a csillagászok számára. Az óriási mennyiségű adat felvételével és a tudományos közösség rendelkezésére bocsátásával a csillagászok sokkal több felfedezést tudtak felmutatni, mint amennyit képesek lennének arra, ha időben különféle műszerekre alkalmaznák.
Bár a rádióspektrumban vannak olyan égfelmérések, amelyeket eddig elvégeztek - a VLA FIRST felmérés a legszembetűnőbb -, a területnek még hosszú utat kell megtennie. Az Apertif az első lépés az egész égbolt rádióspektrumon keresztüli, nagy részletességű felmérésének irányába, és sok felfedezésre számíthatunk az új technika alkalmazásával.
Az Apertif várhatóan több mint 1000 pulzárt fedez fel, a galaktikus pulsar populáció jelenlegi modellezése alapján. Hasznos eszköz lesz az semleges hidrogénnek az univerzumban történő nagyméretű tanulmányozására is.
Dr. Oosterloo et. al. Az Arxivról 2010. júliusában közzétett cikkben írta: „A GHz frekvencián működő széles távú rádióteleszkópok egyik fő tudományos alkalmazása a nagy térmennyiség megfigyelése annak érdekében, hogy felmérést készítsen a semleges hidrogénről az univerzumban. Ilyen információkkal a galaxisokban lévő semleges hidrogén tulajdonságai a tömeg, a típus és a környezet függvényében nagyon részletesen megvizsgálhatók, és ami fontos, hogy ezeknek a tulajdonságoknak a vöröseltolódással történő alakulása először foglalkozik. ”
A rádióspektrum hozzáadása a látható és az infravörös égbolt felmérésekhez elősegítené a Világegyetemmel kapcsolatos jelenlegi elméletek finomítását, valamint új felfedezéseket tesz lehetővé. Minél több szem van az égen a különböző spektrumokban, annál jobb.
Noha az Apertif az első ilyen detektor, amelyet használnak, tervek vannak más rádióteleszkópok frissítésére is a technológiával. Oosterloo mondta az egyéb ilyen projektekről: „A fázisos tömbcsatornákat az ASKAP, az ausztráliai SKA Pathfinder építi. Ez hasonló tulajdonságokkal rendelkező eszköz, mint az Apertif. Ez a mi fő versenytársunk, bár sok mindenben együttműködünk. Ismerek egy prototípust, amelyet jelenleg Arecibóban tesztelnek. Kanadában a DRAO (Dominion Radio Astrophysical Observatory) munkát végez a tömör betáplálás fejlesztésén. Rövid távon azonban csak az Apertif és az ASKAP épít egy tényleges rádiótávcsövet munkafázisú tömbcsatornákkal. "
November 22-én és 23-án tudományos koordinációs ülést tartottak az Apertif projekttel kapcsolatban, Dwingeloo, Drenthe, Hollandia. Oosterloo elmondta, hogy a találkozón 40 csillagász vett részt, Európából, az Egyesült Államokból, Ausztráliából és Dél-Afrikából, hogy megvitassák a projekt jövőjét, és hogy nagy érdeklődés mutatkozik a technika lehetőségei iránt.
Források: ASTRON sajtóközlemény, Arxiv, e-mail interjú Dr. Tom Oosterloóval és Dr. Joeri Van Leeuwennel
