Umelec ilustrácie Atacama Large Millimeter Array v súčasnosti vo výstavbe. Obrazový kredit: ESO. Klikni na zväčšenie.
Vypočujte si rozhovor: Pripravte sa na hlboký dopad (4,8 MB)
Alebo sa prihláste na odber podcastu: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Môžete mi dať nejaké pozadie v submilimetrovom spektre? Kde sa to hodí?
Paul Ho: Subilimeter je formálne na vlnovej dĺžke 1 milimeter a kratší. Takže 1 milimetrová vlnová dĺžka zodpovedá asi 300 gigahertzom alebo 3 x 10 ^ 14 hertzom. Je to veľmi krátka vlnová dĺžka. Od toho dolu až po vlnovú dĺžku asi 300 mikrónov alebo tretinu milimetra sa nazýva rozsah submilimetrov. Je to niečo, čo nazývame koniec atmosférického okna, pokiaľ ide o rádio, pretože čím kratšie, asi tretinu milimetra sa obloha stane v dôsledku nepriehľadnosti v podstate nepriehľadnou.
Fraser: Takže, toto sú rádiové vlny, ako to, čo by ste počúvali v rádiu, ale oveľa kratšie - na mojom FM rádiu by som ich nikdy nezachytil. Prečo sú dobré na pozeranie vesmíru, kde je zima?
Ho: Akýkoľvek predmet, o ktorom vieme alebo vidíme, zvyčajne vyžaruje šírenie energie charakterizujúce materiály, o ktorých hovoríme, preto to nazývame spektrum. A toto energetické spektrum má typicky špičkovú vlnovú dĺžku - alebo vlnovú dĺžku, pri ktorej je vyžarovaná väčšina energie. Táto charakteristická vlnová dĺžka závisí od teploty objektu. Čím je teda objekt teplejší, tým kratšia je vlnová dĺžka a čím je objekt chladnejší, tým dlhšia je vlnová dĺžka. Pre Slnko, ktoré má teplotu 7 000 stupňov, by ste mali najvyššiu vlnovú dĺžku, ktorá vychádza v optike, čo je samozrejme dôvod, prečo sú naše oči naladené na optiku, pretože žijeme blízko Slnka. Ale ako sa materiál ochladzuje, vlnová dĺžka tohto žiarenia sa predlžuje a predlžuje, a keď sa dostanete na charakteristickú teplotu, ktorá je napríklad 100 stupňov nad absolútnou nulovou hodnotou, táto maximálna vlnová dĺžka sa objavuje niekde v ďaleko infračervenom alebo submilimetri. Takže vlnová dĺžka rádovo 100 mikrónov alebo o niečo dlhšia ako táto, ktorá ju zaraďuje do rozsahu submilimetrov.
Fraser: A keby som si mohol vymeniť oči a nahradiť ich radom submilimetrových očí, čo by som videl, keby som sa pozrel na oblohu?
Ho: Samozrejme by obloha zostala celkom v pohode, ale začali by ste zbierať veľa vecí, ktoré sú dosť chladné a ktoré by ste v optickom svete nevideli. Veci, ako sú materiály, ktoré krúžia okolo hviezdy, ktoré sú chladné, rádovo 100 kelvinov; vrecká molekulárneho plynu, kde sa formujú hviezdy - boli by chladnejšie ako 100 K. Alebo vo veľmi vzdialenom, skorom vesmíre, keď sa galaxie prvýkrát zostavia, je tento materiál tiež veľmi chladný, čo by ste v optickom svete nemohli vidieť. , ktoré by ste mohli vidieť v submilimetri.
Fraser: Aké nástroje používate, či už tu alebo vo vesmíre?
Ho: Existujú pozemné a vesmírne nástroje. Pred 20 rokmi začali ľudia pracovať v submilimetri a na tejto vlnovej dĺžke začalo fungovať niekoľko ďalekohľadov. Na Havaji, na Mauna Kea, sú dva: jeden sa nazýva James Clerk Maxwell Telescope, ktorý má priemer asi 15 metrov, a tiež Caltech Submillimeter Observatory, ktoré má priemer asi 10 metrov. Postavili sme interferometer, čo je séria ďalekohľadov, ktoré sú koordinované tak, aby fungovali ako jediný nástroj na vrchole Mauna Kea. Teda 8 ďalekohľadov triedy 6 metrov, ktoré sú navzájom spojené a môžu sa pohybovať od seba alebo sa môžu pohybovať bližšie k sebe až do maximálnej základnej línie alebo vzdialenosti pol kilometra. Tento prístroj teda simuluje veľmi veľký ďalekohľad na maximálnej dĺžke pol kilometra, a preto dosahuje veľmi vysoký uhol rozlíšenia v porovnaní s existujúcimi jednoprvkovými ďalekohľadmi.
Fraser: Je oveľa ľahšie kombinovať svetlo z rádiových ďalekohľadov, takže si myslím, že to je dôvod, prečo ste to schopní urobiť?
Ho: No, interferometrická technika sa v rádiu používa už nejaký čas, takže túto techniku sme zdokonaľovali. Samozrejme, v infračervenom a optickom prostredí ľudia tiež začínajú pracovať týmto spôsobom a pracujú na interferometroch. V zásade, pri kombinovaní žiarenia musíte sledovať fázu pred žiarením prichádzajúcim dovnútra. Normálne to vysvetľujem tak, akoby ste mali veľmi veľké zrkadlo a rozbili ho, takže si rezervujete iba niekoľko kúskov zrkadla a potom Ak chcete rekonštruovať informácie z tých niekoľkých kúskov zrkadla, musíte urobiť niekoľko vecí. Najprv musíte byť schopní udržať zrkadlové časti zarovnané relatívne k sebe, rovnako ako to bolo, keď to bolo jedno celé zrkadlo. A za druhé, aby sme mohli napraviť chybu, od skutočnosti, že existuje veľa chýbajúcich informácií s toľkými kúskami zrkadla, ktoré tam nie sú, a vzorkujete iba niekoľko kusov. Táto konkrétna technika nazývaná syntéza clony, ktorá má za cieľ vyrobiť veľmi veľký apertúrny ďalekohľad pomocou malých kúskov, je, samozrejme, produktom Nobelovej ceny, ktorú pred niekoľkými rokmi získali Ryle a Hewish.
Fraser: Aké nástroje sa budú vyvíjať v budúcnosti, aby sme využili túto vlnovú dĺžku?
Ho: Po vybudovaní našich ďalekohľadov a fungovaní bude existovať ešte väčší nástroj, ktorý sa v súčasnosti stavia v Čile, nazvaný Atacama Large Millimeter Array (ALMA), ktorý bude pozostávať z mnohých ďalších ďalekohľadov a väčších otvorov, ktoré budú oveľa citlivejšie ako náš priekopnícky nástroj. Náš nástroj však, dúfajme, začne objavovať znaky a povahu sveta v submilimetrovej vlnovej dĺžke skôr, ako prídu väčšie nástroje, aby mohli nasledovať a robiť citlivejšiu prácu.
Fraser: Ako ďaleko sa tieto nové nástroje budú môcť pozrieť? Čo mohli vidieť?
Ho: Jedným z cieľov našej disciplíny submilimetrickej astronómie je obzrieť sa v čase na najskoršiu časť vesmíru. Ako som už spomínal, v počiatočných fázach vesmíru, keď sa formovali galaxie, majú tendenciu byť oveľa chladnejšie v počiatočných fázach, keď sa galaxie zhromažďovali, a bude to vyžarovať, myslíme, v zásade v submilimetri. Môžete ich vidieť napríklad pomocou ďalekohľadu JCM na Mauna Kea. Môžete vidieť niektoré z raných vesmírov, ktoré sú veľmi vysoko zmenenými galaxiami; tieto nie sú viditeľné v optike, ale sú viditeľné v submilimetri a toto pole ich bude môcť zobraziť a veľmi aktívne lokalizovať, kde sa nachádzajú na oblohe, aby sme ich mohli ďalej študovať. Tieto veľmi skoré galaxie, tieto skoré formácie, myslíme si, že sú vo veľmi vysokých červených posunoch - dávame toto číslo Z, čo je červený posun 6, 7, 8 - veľmi skoro vo vytváraní vesmíru, takže sa obzeráme späť asi na 10% času, keď sa vesmír zhromažďoval.
Fraser: Moja posledná otázka pre vás ... Za pár týždňov sa objaví Deep Impact. Budú to sledovať aj vaše observatóriá?
Ho: Ach áno, samozrejme. Deep Impact je skutočne niečo, o čo nás zaujíma. Pokiaľ ide o náš nástroj, študovali sme telá typu Slnečnej sústavy, a to zahŕňa nielen planéty, ale aj kométy, ktoré sa približujú alebo ovplyvňujú, očakávame, že materiál uvidíme. chrípka, ktorú by sme mali byť schopní sledovať v submilimetri, pretože sa nebudeme zaoberať iba emisiami prachu, ale budeme môcť sledovať aj spektrálne čiary plynov, ktoré vyjdú. Očakávame teda, že budeme môcť obrátiť svoju pozornosť na túto udalosť a tiež ju zobraziť.
Paul Ho je astronóm Harvard-Smithsonianského centra pre astrofyziku v Cambridge v štáte Massachusetts.
