Când te uiți la cerul nopții cu ochii sau printr-un telescop, vezi Universul în spectrul luminii vizibile. Și este prea rău pentru că diferite lungimi de undă sunt mai bune decât altele pentru a dezvălui misterele spațiului. Tehnologia ne poate „vedea” ce nu pot ochii noștri, iar instrumentele de pe Pământ și din spațiu pot detecta aceste tipuri diferite de radiații. Lungimea de undă a submillimetrului face parte din spectrul radio și ne oferă o vedere foarte bună asupra obiectelor care sunt foarte reci - aceasta este cea mai mare parte a Universului. Paul Ho se află la Centrul pentru Astrofizică Harvard-Smithsonian și un astronom care lucrează în lumea submimetrului. El îmi vorbește din Cambridge, Massachusetts.
Ascultați interviul: Pregătiți-vă pentru un impact profund (4,8 MB)
Sau abonați-vă la Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Îmi poți oferi un fundal în spectrul submillimetrului? Unde se potrivește asta?
Paul Ho: submilimetrul, formal, are o lungime de undă de 1 milimetru și mai scurt. Deci, 1 milimetru lungime de undă în frecvență corespunde la aproximativ 300 gigahertz sau 3 × 10 ^ 14 hertz. Deci, este o lungime de undă foarte scurtă. De la aceasta până la o lungime de undă de aproximativ 300 de microni, sau o treime de un milimetru, este ceea ce numim domeniul submillimetrului. Este un fel de ceea ce numim sfârșitul ferestrei atmosferice în ceea ce privește radioul, deoarece mai scurt, cu aproximativ o treime de milimetru, cerul devine esențial opac din cauza atmosferei.
Fraser: Deci, acestea sunt unde radio, cum ar fi ceea ce ai fi ascultat la radio, dar mult mai scurte - nimic nu aș putea să iau vreodată la radioul meu FM. De ce sunt bune pentru vizionarea Universului unde este frig?
Ho: Orice obiect pe care îl cunoaștem sau îl vedem, de obicei, radiază o răspândire de energie care caracterizează materialele despre care vorbim, așa că numim acest spectru. Și acest spectru energetic are de obicei o lungime de undă de vârf - sau lungimea de undă la care cea mai mare parte a energiei este radiată. Acea lungime de undă caracteristică depinde de temperatura obiectului. Deci, cu cât este mai fierbinte obiectul, cu atât lungimea de undă este mai scurtă și cu cât este mai rece obiectul, cu atât lungimea de undă este mai lungă. Pentru Soare, care are o temperatură de 7.000 de grade, ai avea o lungime de undă de vârf care iese în optică, motiv pentru care ochii noștri sunt reglați optic, deoarece trăim în apropierea Soarelui. Dar, pe măsură ce materialul se răcește, lungimea de undă a radiației devine din ce în ce mai lungă, iar atunci când cobori la o temperatură caracteristică, de 100 de grade peste zero absolut, acea lungime de undă de vârf iese oarecum în infraroșu sau submillimetru. Așadar, o lungime de undă de ordinul a 100 microni, sau puțin mai lungă decât asta, ceea ce o plasează în domeniul submillimetrului.
Fraser: Și dacă aș fi capabil să-mi schimb ochii și să-i înlocuiesc cu un set de ochi submillimetri, ce aș putea să văd dacă aș privi în sus?
Ho: Desigur, cerul va continua să fie destul de mișto, dar ai începe să ridici o mulțime de lucruri destul de reci pe care nu le vei vedea în lumea optică. Lucruri precum materiale care se învârt în jurul unei stele care sunt superbe, de ordinul a 100 de Kelvin; buzunare cu gaz molecular unde se formează stelele - acestea ar fi mai reci decât 100 K. Sau în Universul foarte îndepărtat, timpuriu, atunci când galaxiile sunt montate pentru prima dată, acest material este de asemenea foarte rece, pe care nu l-ai putea vedea în lumea optică , pe care s-ar putea să le vezi în submillimetru.
Fraser: Ce instrumente utilizați, aici sau în spațiu?
Ho: Există instrumente de sol și spațiu. Acum 20 de ani, oamenii au început să lucreze în submillimetru și au existat câteva telescoape care începeau să funcționeze pe această lungime de undă. În Hawaii, pe Mauna Kea, există două: unul numit James Clerk Maxwell Telescope, care are un diametru de aproximativ 15 metri, și, de asemenea, Caltech Submillimeter Observatory, care are un diametru de aproximativ 10 metri. Am construit un interferometru, care este o serie de telescoape care sunt coordonate pentru a funcționa ca un singur instrument pe partea de sus a Mauna Kea. Deci, 8 telescoape din clasa de 6 metri care sunt legate între ele și pot fi deplasate între ele sau apropiate între ele până la o linie de bază maximă sau o separare, de o jumătate de kilometru. Prin urmare, acest instrument simulează un telescop foarte mare, cu dimensiunea maximă a unei jumătăți de kilometru și, prin urmare, realizează un unghi de rezoluție foarte mare în comparație cu telescoapele cu un singur element existent.
Fraser: Este mult mai ușor să combini lumina de la radio-telescoape, așa că presupun că de aceea poți face asta?
Ho: Ei bine, tehnica interferometrului a fost folosită la radio de ceva vreme acum, așa că am perfecționat destul de bine această tehnică. Desigur, în infraroșu și optic, oamenii încep, de asemenea, să lucreze în acest mod, lucrând la interferometre. Practic, combinând radiația, trebuie să urmăriți faza față a radiației care intră. În mod normal, explic asta ca și cum ai avea o oglindă foarte mare și ai rupt-o astfel încât să rezervezi doar câteva bucăți de oglindă, iar apoi tu doriți să reconstruiți informațiile din acele câteva bucăți de oglindă, există câteva lucruri pe care trebuie să le faceți. În primul rând, trebuie să fii capabil să ții bucățile de oglindă aliniate, unele față de altele, la fel ca atunci când era o oglindă întreagă. Și în al doilea rând, pentru a putea corecta defectul, din faptul că lipsesc multe informații cu atâtea bucăți de oglindă care nu există, și nu preiați doar câteva bucăți. Dar această tehnică specială numită sinteza aperturii, care constă în realizarea unui telescop cu deschidere foarte mare, folosind piese mici, desigur, este produsul lucrării câștigătoare a premiului Nobel de către Ryle și Hewish acum câțiva ani.
Fraser: Ce instrumente vor fi dezvoltate în viitor pentru a profita de această lungime de undă?
Ho: După ce telescoapele noastre sunt construite și funcționăm, va exista un instrument și mai mare care se construiește acum în Chile, denumit Atacama Large Millimeter Array (ALMA), care va consta din mult mai multe telescoape și deschideri mai mari, care vor fi mult mai sensibil decât instrumentul nostru de pionierat. Dar, cu nădejde, instrumentul nostru va începe să descopere semnele și natura lumii în lungimea de undă a submillimetrului înainte ca instrumentele mai mari să vină pentru a putea urmări și a face lucrări mai sensibile.
Fraser: Cât de departe vor putea arăta acele instrumente noi? Ce ar putea să poată vedea?
Ho: Una dintre țintele pentru disciplina noastră de astronomie submillimetrică este să privim înapoi în timp la cea mai timpurie parte a Universului. Așa cum am menționat mai devreme, în stadiul incipient al Universului, când formează galaxii, acestea tind să fie mult mai reci în fazele incipiente atunci când au fost asamblate galaxiile și va radia, credem noi, principiul în submillimetru. Și le puteți vedea, de exemplu, folosind telescopul JCM de pe Mauna Kea. Puteți vedea unele dintre Universul timpuriu, care sunt galaxii foarte redshifted; acestea nu sunt vizibile în optică, dar sunt vizibile în submillimetru, iar acest tablou le va putea imagina și localiza foarte activ în ceea ce privește locul în care sunt localizate pe cer, astfel încât să le putem studia în continuare. Aceste galaxii foarte timpurii, aceste formațiuni timpurii, credem că sunt la redshift-uri foarte mari - oferim acestui număr Z, care este un redshift de 6, 7, 8 - foarte devreme la formarea Universului, deci privind înapoi la poate 10% din vremea când Universul era asamblat.
Fraser: Ultima mea întrebare pentru tine ... Deep Impact apare în câteva săptămâni. Observatorii dvs. vor urmări și acest lucru?
Ho: da, desigur. Deep Impact este într-adevăr ceva ce ne interesează. Pentru instrumentul nostru, am studiat corpurile de tip Solar System, iar acestea includ nu numai planetele, ci și cometele, deoarece acestea se apropie sau au impact, așteptăm să vedem material pentru spew off, pe care ar trebui să putem urmări în submillimetru, deoarece vom analiza nu numai emisiile de praf, dar vom putea urmări liniile spectrale ale gazelor care ies. Deci, ne așteptăm să putem să ne îndreptăm atenția asupra acestui eveniment și să o imaginăm și noi.
Paul Ho este un astronom cu Centrul de Astrofizică Harvard-Smithsonian din Cambridge, Massachusetts.
