S cieľom pomôcť pri trávení novej éry rádiovej astronómie sa v holandskom Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSRT) v Holandsku odvíja nová technika na zlepšenie. Pridaním doštičky detektorov do ohniskovej roviny iba jednej zo 14 rádiových antén na WSRT mohli astronómovia Holandského inštitútu pre rádiovú astronómiu (ASTRON) zobraziť dva pulzary oddelené viac ako 3,5 stupňami oblúka, čo je asi 7-násobok veľkosti úplňku, ako je zrejmé zo Zeme.
Nový projekt s názvom Apertif využíva rad detektorov v ohniskovej rovine rádiového ďalekohľadu. Tento „fázový rad polí“ - vyrobený zo 121 samostatných detektorov - zväčšuje zorné pole rádiového ďalekohľadu viac ako 30-krát. Týmto spôsobom môžu astronómovia v rádiovom spektre vidieť väčšiu časť oblohy. Prečo je to dôležité? V súlade s našou analógiou s kurzom stravovania si predstavte, že by ste sa pokúsili jesť misku polievky s náprstkom - naraz môžete do úst dostať iba malú časť polievky. Potom si predstavte, že sa pokúsite jesť s naberačkou.
Rovnaká analógia mapovania a pozorovania oblohy pre rádiové zdroje platí. Tom Oosterloo, hlavný riešiteľ projektu Apertif, vysvetľuje mäso novej techniky:
„Zdroj fázovaného poľa sa skladá zo 121 malých antén, ktoré sú tesne zbalené. Táto matica pokrýva asi 1 meter štvorcový. Každý WSRT bude mať takúto maticu antény. Táto matica úplne vzorkuje žiariace pole v ohniskovej rovine. Kombináciou signálov všetkých 121 prvkov sa „zložené lúče“ [sic], ktoré môžu byť nasmerované tak, aby smerovali na ľubovoľné miesto vo vnútri oblasti 3 × 3 stupňov na oblohe. Kombináciou signálov všetkých 121 prvkov sa môže optimalizovať odozva ďalekohľadu, t.j. všetky optické skreslenia sa dajú odstrániť (pretože žiarenie sa úplne meria). Tento proces sa uskutočňuje paralelne 37-krát, t. J. Vytvára sa 37 zložených lúčov. Každý zložený lúč v podstate funguje ako samostatný ďalekohľad. Ak to urobíme vo všetkých miskách WSRT, budeme mať paralelne 37 WSRT. Nasmerovaním všetkých lúčov na rôzne miesta v oblasti 3 × 3 stupňa môžeme túto oblasť pozorovať úplne. “
Inými slovami, tradičné rádioteleskopy používajú iba jediný detektor v ohniskovej rovine teleskopu (kde je celé žiarenie zaostrené teleskopom). Nové detektory sú trochu podobné čipu CCD vo fotoaparáte alebo detektorom používaným v moderných optických teleskopoch, ako je Hubble. Každý samostatný detektor v poli prijíma dáta a kombináciou údajov do zloženého obrazu je možné zachytiť vysokokvalitný obraz.
Nové pole tiež rozšíri zorné pole rádiového ďalekohľadu, ktorý umožnil toto posledné pozorovanie široko oddelených pulzarov na oblohe, čo je míľniková skúška projektu. Nový detektor ako bonus zvýši účinnosť „clony“ na približne 75%, oproti 55% s tradičnými anténami.
Oosterloo vysvetlil: „Účinnosť clony je vyššia, pretože máme oveľa väčšiu kontrolu nad žiarením v ohniskovej rovine. Pri klasických jednoduchých anténnych systémoch (ako v starých WSRT alebo v eVLA) meria sa žiarenie iba v jednom bode. Meraním poľa žiarenia v celej ohniskovej rovine a inteligentným kombinovaním signálov všetkých prvkov možno minimalizovať účinky optického skreslenia a na zobrazenie oblohy sa môže použiť väčšia časť prichádzajúceho žiarenia. “
V súčasnosti je Apertif vybavená iba jednou zo 14 rádiových antén. Joeri Van Leeuwen, výskumný pracovník v spoločnosti ASTRON, uviedol v e-mailovom rozhovore, že v roku 2011 bude 12 antén vybavených novým detektorovým poľom.
Nebeské prieskumy boli pre astronómov v posledných rokoch prínosom. Tým, že astronómovia zobrali obrovské množstvo údajov a sprístupnili ich vedeckej komunite, dokázali urobiť oveľa viac objavov, ako by dokázali časom požiadať o rôzne nástroje.
Napriek tomu, že v rádiovom spektre sú už dokončené niektoré prieskumy oblohy - prieskum VLA FIRST je najvýznamnejším prieskumom, pole má pred sebou ešte dlhú cestu. Apertif je prvým krokom v smere pozorovania celej oblohy v rádiovom spektre s veľkými detailami a vďaka novej technike sa očakáva veľa objavov.
Očakáva sa, že Apertif objaví viac ako 1 000 pulzarov na základe súčasného modelovania populácie galaktických pulzarov. Bude to tiež užitočný nástroj pri štúdiu neutrálneho vodíka vo vesmíre vo veľkých mierkach.
Oosterloo a kol. al. napísal v dokumente uverejnenom na Arxive v júli 2010: „Jednou z hlavných vedeckých aplikácií širokopásmových rádioteleskopov pracujúcich na frekvenciách GHz je pozorovať veľké objemy priestoru, aby sa vytvoril súpis neutrálneho vodíka vo vesmíre. S takouto informáciou možno veľmi podrobne študovať vlastnosti neutrálneho vodíka v galaxiách ako funkciu hmoty, typu a prostredia, a čo je dôležité, prvýkrát je možné sa zaoberať vývojom týchto vlastností s červeným posunom. “
Pridanie rádiového spektra k viditeľným a infračerveným prieskumom oblohy by pomohlo doladiť súčasné teórie o vesmíre a priniesť nové objavy. Čím viac očí na oblohe máme v rôznych spektrách, tým lepšie.
Aj keď je Apertif prvým použitým takýmto detektorom, existujú plány na aktualizáciu ďalších rádiových teleskopov touto technológiou. Oosterloo povedal o ďalších takýchto projektoch: „Spoločnosť ASKAP, austrálsky SKA Pathfinder, buduje aj informačné kanály s fázovým usporiadaním. Toto je nástroj s podobnými charakteristikami ako Apertif. Je to náš hlavný konkurent, hoci na mnohých veciach tiež spolupracujeme. Viem tiež o prototype, ktorý sa v súčasnosti testuje na Arecibo. V Kanade pracuje DRAO [Dominion Radio Astrophysical Observatory] na vývoji postupného zavádzania fázového poľa. Iba spoločnosti Apertif a ASKAP však v krátkom čase skonštruujú skutočný rádioteleskop s pracovnými fázovými postupmi. “
22. a 23. novembra sa uskutočnilo vedecké koordinačné stretnutie o projekte Apertif v Dwingeloo, Drenthe, Holandsko. Oosterloo uviedol, že na stretnutí sa zúčastnilo 40 astronómov z Európy, USA, Austrálie a Južnej Afriky, aby prediskutovali budúcnosť projektu, a že existuje veľký záujem o potenciál tejto techniky.
Zdroje: tlačová správa ASTRON, Arxiv, e-mailový rozhovor s Dr. Tomom Oosterloom a Dr. Joerim Van Leeuwenom
