Pentru a ajuta digestia unei noi ere în astronomia radio, o nouă tehnică de îmbunătățire se desfășoară la Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSRT) din Olanda. Prin adăugarea unei plăci de detectoare în planul focal al uneia dintre cele 14 antene radio de la WSRT, astronomii de la Institutul olandez de radio-astronomie (ASTRON) au reușit să imagineze două pulsars separate cu peste 3,5 grade de arc, care este de aproximativ 7 ori mai mare decât luna plină așa cum se vede de pe Pământ.
Noul proiect - numit Apertif - utilizează o serie de detectoare în planul focal al radiotelescopului. Această „fază cu matrice în etape” - formată din 121 de detectoare separate - mărește câmpul de vedere al radiotelescopului de peste 30 de ori. În acest sens, astronomii sunt capabili să vadă o parte mai mare a cerului în spectrul radio. De ce este important acest lucru? Ei bine, în conformitate cu analogia noastră de alimente, imaginați-vă că încercați să mâncați un bol de ciorbă cu un deget - nu puteți primi decât o mică porție din ciorbă în gură la un moment dat. Apoi, imaginați-vă că încercați să-l mâncați cu o lingură.
Aceeași analogie a supravegherii și observării cerului pentru sursele radio este valabilă. Dr. Tom Oosterloo, investigatorul principal al proiectului Apertif, explică carnea noii tehnici:
„Feed-array-ul în fază este format din 121 antene mici, ambalate îndeaproape. Această matrice acoperă aproximativ 1 metru pătrat. Fiecare WSRT va avea o astfel de matrice de antenă în centrul atenției. Această matrice mostrează complet câmpul de radiații din planul focal. Prin combinarea semnalelor tuturor celor 121 de elemente, un „fascicul compus” [sic] poate fi format care poate fi direcționat pentru a fi îndreptat în orice locație din interiorul unei regiuni de 3 × 3 grade pe cer. Combinând semnalele celor 121 de elemente, răspunsul telescopului poate fi optimizat, adică toate distorsiunile optice pot fi îndepărtate (deoarece câmpul de radiație este complet măsurat). Acest proces se realizează în paralel de 37 de ori, adică se formează 37 de grinzi compuse. Fiecare fascicul compus funcționează practic ca un telescop separat. Dacă facem acest lucru în toate felurile de mâncare WSRT, avem în paralel 37 de WSRT. Orientând toate grinzile către diferite locații din regiunea de 3 × 3 grade, putem observa această regiune în întregime. ”
Cu alte cuvinte, radiotelescoapele tradiționale utilizează un singur detector în planul focal al telescopului (unde toată radiația este focalizată de telescop). Noile detectoare sunt oarecum asemănătoare cipului CCD din camera dvs. sau a celor utilizate în telescoape optice moderne precum Hubble. Fiecare detector separat din tablou primește date și prin combinarea datelor într-o imagine compozită se poate captura o imagine de înaltă calitate.
Noul tablou va lărgi, de asemenea, câmpul de vedere al radiotelescopului, ceea ce a permis această observație cea mai recentă a pulsarelor separate pe cer, un punct de reper pentru proiect. Ca bonus suplimentar, noul detector va crește eficiența „diafragmei” la aproximativ 75%, în creștere de la 55% cu antenele tradiționale.
Dr. Oosterloo a explicat: „Eficiența deschiderii este mai mare, deoarece avem mult mai mult control asupra câmpului de radiații din planul focal. Cu sistemele clasice de antenă unice (ca în vechea WSRT sau ca în eVLA), se măsoară câmpul de radiații doar într-un singur punct. Prin măsurarea câmpului de radiații pe întregul plan focal și prin combinarea inteligentă a semnalelor tuturor elementelor, efectele de distorsiune optică pot fi reduse la minimum și o parte mai mare din radiațiile primite poate fi folosită pentru a imagina cerul. "
Deocamdată, există doar una dintre cele 14 antene radio echipate cu Apertif. Joeri Van Leeuwen, cercetător la ASTRON, a declarat într-un interviu pe e-mail că în 2011, 12 dintre antene vor fi echipate cu noul sistem de detector.
Sondajele cerului au fost un bun element pentru astronomi în ultimii ani. Luând cantități enorme de date și punându-le la dispoziția comunității științifice, astronomii au reușit să facă multe mai multe descoperiri decât ar fi fost în măsură să solicite timp pentru instrumente disparate.
Deși există câteva sondaje de cer în spectrul radio care au fost finalizate până acum - VLA FIRST Sondaj fiind cel mai proeminent - câmpul are un drum lung de parcurs. Apertif este primul pas în direcția de a analiza întregul cer în spectrul radio cu mare detaliu, iar multe descoperiri sunt așteptate să fie făcute prin utilizarea noii tehnici.
Apertif este de așteptat să descopere peste 1.000 de pulsars, pe baza modelării actuale a populației pulsarului galactic. Acesta va fi, de asemenea, un instrument util în studierea hidrogenului neutru din Univers la scară mare.
Dr. Oosterloo et. Al. a scris într-o lucrare publicată pe Arxiv în iulie 2010, „Una dintre principalele aplicații științifice ale radiotelescoapelor cu câmp larg care operează cu frecvențe GHz este să observe volume mari de spațiu pentru a face un inventar al hidrogenului neutru din Univers. Cu astfel de informații, proprietățile hidrogenului neutru din galaxii ca funcție de masă, tip și mediu pot fi studiate cu mare amănunt și, important, pentru prima dată poate fi abordată evoluția acestor proprietăți cu redshift. "
Adăugarea spectrului radio la sondajele vizibile și în infraroșu ar contribui la reglarea teoriilor actuale despre Univers, precum și la descoperiri noi. Cu cât mai mulți ochi pe cer avem în diferite spectre, cu atât mai bine.
Deși Apertif este primul astfel de detector utilizat, există planuri de actualizare a altor telescoape radio cu această tehnologie. Oosterloo a spus despre alte astfel de proiecte: „Feed-urile în fază sunt de asemenea construite de ASKAP, Australia SKA Pathfinder. Acesta este un instrument cu caracteristici similare cu Apertif. Este principalul nostru concurent, deși colaborăm și la multe lucruri. De asemenea, sunt conștient de un prototip testat la Arecibo în prezent. În Canada, DRAO [Observatorul de Astrofizică Radio Dominion] lucrează la dezvoltarea fazelor în faze. Cu toate acestea, numai Apertif și ASKAP vor construi un telescop radio propriu cu fluxuri în fază de lucru funcționale pe termen scurt. "
Pe 22 și 23 noiembrie a avut loc o întâlnire de coordonare științifică despre proiectul Apertif din Dwingeloo, Drenthe, Olanda. Oosterloo a spus că la întâlnire au participat 40 de astronomi din Europa, SUA, Australia și Africa de Sud pentru a discuta despre viitorul proiectului și că a existat un interes deosebit în ceea ce privește potențialul tehnicii.
Surse: comunicat de presă ASTRON, Arxiv, interviu prin e-mail cu Dr. Tom Oosterloo și Dr. Joeri Van Leeuwen
