Amikor a szemével vagy egy távcsővel néz az éjszakai égboltba, a látható fény spektrumában látja az Univerzumot. És ez túl rossz, mert a különböző hullámhosszok jobbak, mint mások, hogy felfedjék a tér rejtélyeit. A technológia lehetővé teszi, hogy „látjuk” azt, amit a szemünk nem képes, és a műszerek itt a Földön és az űrben felismerhetik ezeket a különféle sugárzást. A szubmilliméteres hullámhossz a rádióspektrum része, és nagyon jó képet ad nekünk a nagyon hideg tárgyakról - ez a legtöbb az univerzumban. Paul Ho a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központnál dolgozik, és egy csillagász dolgozik az almilliméter világában. Cambridge-ből, Massachusetts-ből beszél velem.
Hallgassa meg az interjút: Készüljön fel a mélyreható hatásokra (4,8 MB)
Vagy iratkozz fel a Podcastra: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Tudna-e adni nekem néhány hátteret a submilliméter spektrumán? Hol illeszkedik ez?
Paul Ho: A mellső milliméter formálisan 1 mm hullámhosszon van és rövidebb. Tehát 1 milliméter hullámhossz felel meg körülbelül 300 gigahercnek vagy 3 × 10 ^ 14 Hz-nek. Tehát ez egy nagyon rövid hullámhossz. Ettől kezdve körülbelül 300 mikron hullámhosszig, vagyis a milliméter harmadának felel meg, amit szubmilliméter-tartománynak hívunk. A rádiót illetően ez a fajta úgynevezés, amelyet a légköri ablak végének nevezünk, mert rövidebb, kb. Milliméter kb. Egyharmadával égboltjuk a légkör miatt lényegében átlátszatlanná válik.
Fraser: Tehát ezek olyan rádióhullámok, mint amilyene rádión hallgatták, de sokkal rövidebbek - semmi, amit soha nem tudtam felvenni az FM-rádión. Miért nézhetik meg az univerzumot ott, ahol hideg van?
Ho: Bármilyen tárgy, amelyet ismertünk vagy látunk, általában olyan energiaterjedést sugároz, amely jellemzi azokat az anyagokat, amelyekről beszélünk, ezért spektrumnak nevezzük. És ennek az energiaspektrumnak tipikusan egy csúcshullámhossza van - vagy az a hullámhossz, amelyen az energia nagy része sugárzik. Ez a jellemző hullámhossz a tárgy hőmérsékletétől függ. Tehát minél melegebb a tárgy, annál rövidebb a hullámhossz, és annál hűvösebb a tárgy, annál hosszabb a hullámhossz. A 7000 fokos hőmérsékletű Nap esetében a csúcshullámhosszú lenne, amely az optikában jelenik meg, ami természetesen ezért a szemünket az optikaihoz igazítják, mert a Nap közelében élünk. De amint az anyag lehűl, a sugárzás hullámhossza egyre hosszabbá válik, és amikor egy jellemző hőmérsékletig 100 ° C-ra csökken az abszolút nulla fölött, akkor ez a csúcshullámhossz bizonyos távolságra jön ki a távoli infravörös vagy a félmilliméterben. Tehát egy 100 mikron nagyságrendű hullámhossz, vagy ennél kissé hosszabb, ami a submillimeter tartományba teszi.
Fraser: És ha képes lenne kicserélni a szemem, és kicserélni egy szubmilliméter szemkészletre, akkor mit láthatnék, ha felnézem az ég felé?
Ho: Természetesen az ég továbbra is meglehetősen hűvös lenne, de sok olyan dolgot elkezdenél felvenni, amelyek meglehetősen hidegek, amelyeket nem látnának az optikai világban. Olyan dolgok, mint egy csillag körül kavargó anyagok, amelyek hűvösek, 100 Kelvin sorrendben; molekuláris gázzsebek, ahol csillagok képződnek - 100 K-nál hidegebbek lennének. Vagy a távoli, korai univerzumban, amikor a galaxisokat először összeállítják, ez az anyag nagyon hideg is, amelyet nem látna az optikai világban. , amit lehet látni az almilliméterben.
Fraser: Milyen eszközöket használ itt vagy az űrben?
Ho: Vannak földi és űrhajók. 20 évvel ezelőtt az emberek elkezdtek dolgozni a másodmérőben, és volt néhány távcső, amely ezen a hullámhosszon kezdett működni. Hawaii-ban, a Mauna Kea-nál kettő van: az egyik a James Clerk Maxwell távcső, amelynek átmérője kb. 15 méter, és a Caltech Submillimeter Observatory, amelynek átmérője körülbelül 10 méter. Építettünk egy interferométert, amely egy távcső sorozat, amelyet úgy koordináltak, hogy egyetlen eszközként működjön a Mauna Kea tetején. Tehát nyolc 6 méteres osztályú távcső, amelyek össze vannak kötve és egymástól el lehet távolítani, vagy egymáshoz közelebb lehet mozgatni, és a kilométer maximális távolsága vagy távolsága fél kilométer lehet. Tehát ez a műszer egy nagyon nagy távcsövet szimulál, maximálisan fél kilométer nagyságán, és ezért nagyon nagy felbontási szöget ér el a meglévő egyelemes távcsövekhez képest.
Fraser: Sokkal könnyebb a rádiótávcsövekből származó fényt kombinálni, tehát azt hiszem, ezért tudod ezt megtenni?
Ho: Nos, az interferométer technikát már régóta használják a rádióban, tehát ezt a technikát eléggé tökéletesítettük. Természetesen az infravörös és az optikai emberekben is ilyen módon kezdnek dolgozni, és interferométereken dolgoznak. Alapvetően a sugárzás kombinálásánál nyomon kell követni a bejövő sugárzás fázis frontját. Általában ezt magyarázom úgy, mintha egy nagyon nagy tükör lenne, és eltört volna, így csak néhány darabot a tükörből fog fenntartani, majd szeretné rekonstruálni az információkat e néhány tükörből, néhány dolgot meg kell tennie. Először is képesnek kell lennie a tükördarabok egymáshoz viszonyított helyzetben tartására, akárcsak akkor, amikor egy egész tükör volt. Másodszor, hogy meg tudjuk javítani a hibát, abból a tényből, hogy nagyon sok hiányzó információ van olyan sok tükördarabgal, amelyek nincsenek ott, és csak néhány darabot vesz mintavételre. De ez a speciális technika, az úgynevezett rekesz-szintézis, azaz nagyon nagy rekesz-távcső készítése apró darabok felhasználásával, természetesen, Ryle és Hewish Nobel-díjas munkája néhány évvel ezelőtt.
Fraser: Milyen eszközöket fejlesztenek a jövőben annak érdekében, hogy kihasználják ezt a hullámhosszt?
Ho: Miután a távcsöveinket felépítettük és dolgozunk, lesz még egy nagyobb eszköz, amelyet most építenek Chilében, az Atacama Large Millimeter Array (ALMA) néven, amely még sok más távcsőből és nagyobb nyílásokból áll majd, sokkal érzékenyebb, mint az úttörő eszközünk. De a műszerünk remélhetőleg elkezdi felfedezni a világ jeleit és természetét a szubmilliméter hullámhosszán, még mielőtt a nagyobb eszközök jönnének, hogy követni tudják és érzékenyebb munkát végezzenek.
Fraser: Meddig tudnak kinézni ezek az új hangszerek? Mit láthatnak?
Ho: A szubmilliméter-csillagászat fegyelemének egyik célja az, hogy időben visszatekintjünk az univerzum legkorábbi részére. Mint már korábban említettem, az Univerzum korai szakaszában, amikor galaxiseket alakítottak ki, sokkal hidegebbek a korai fázisokban, amikor a galaxisokat összeállították, és azt gondoljuk, hogy elsősorban a félmilliméterben fog sugárzni. És láthatja őket például a JCM teleszkóp segítségével a Mauna Kea-n. Láthatjuk a korai világegyetem egy részét, amelyek nagyon erősen vöröseltolódott galaxisok; ezek nem láthatók az optikában, de a mellső milliméterben is láthatók, és ez a tömb képessé fogja képeket képezni rájuk, és nagyon aktívan meg tudja határozni, hogy hol vannak az égen, hogy tovább tudjuk tanulmányozni őket. Ezek a nagyon korai galaxisok, ezek a korai formációk, úgy gondoljuk, hogy nagyon nagy vöröseltolódásban vannak - ezt a Z számot adjuk meg, amely a 6, 7, 8 vöröseltolódása - nagyon korai a Világegyetem kialakulásának kezdetén, tehát talán 10% -ra visszatekintve abban az időben, amikor az Univerzum összeállt.
Fraser: Az utolsó kérdésem számodra ... A Deep Impact néhány hét múlva jelent meg. A csillagvizsgálói is ezt figyelik?
Ho: Persze, igen. A mély ütés valóban olyan, amiben érdekel. A műszerünknél a Naprendszer típusú testét tanulmányoztunk, és ez nemcsak a bolygókra vonatkozik, hanem a üstökösökre is, amikor közel állnak vagy ütköznek, és elvárjuk, hogy elcsúszik, amelyet nyomon kell követnünk az almilliméterben, mivel nem csak a porkibocsátásra fogunk figyelni, hanem megfigyelhetjük a kijövő gázok spektrumvonalait is. Tehát azt várjuk, hogy rá tudjuk fordítani figyelmünket erre az eseményre, és azt is leképezzük.
Paul Ho csillagász a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központban, Cambridge-ben (Massachusetts).
