Mileura Widefield Array - Low Frequency Demonstrator ble tildelt 4,9 millioner dollar i finansiering fra National Science Foundation denne uken. Observatoriet vil se tilbake på det tidligste universet, da det bare var mørk materie og primordialt hydrogen. Den skal kunne se de første lappene med høyere tetthet, da denne gassen trakk seg sammen for å danne de første stjernene og galakser.
Et nytt teleskop som vil hjelpe forståelsen av det tidlige universet, nærmer seg fullskala konstruksjon takket være en pris på 4,9 millioner dollar fra National Science Foundation til et amerikansk konsortium ledet av MIT.
Mileura Widefield Array - Low Frequency Demonstrator (LFD), som bygges i Australia av USA og australske partnere, vil også tillate forskere å bedre forutsi solutbrudd av overopphetet gass som kan spille ødeleggelse med satellitter, kommunikasjonsforbindelser og kraftnett . Til støtte for solobservasjonene ga også Air Force Office of Scientific Research nylig en pris på 0,3 millioner dollar til MIT for matriseutstyr.
“Utformingen av det nye teleskopet er tett fokusert på grenseeksperimenter innen astrofysikk og heliosfærisk vitenskap. Vi planlegger å utnytte den enorme datakraften til moderne digitale elektroniske enheter og gjøre tusenvis av små, enkle, billige antenner til et av de mest potente og unike astronomiske instrumentene i verden, ”sa Colin J. Lonsdale, prosjektleder på MITs Haystack Observatory.
LFD-samarbeidspartnere i USA er Haystack Observatory, MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research og Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Australske partnere inkluderer CSIRO Australia Telescope National Facility og et australsk universitetskonsortium ledet av University of Melbourne, som inkluderer Australian National University, Curtin University of Technology og andre.
Første galakse, første stjerne
Rett etter Big Bang var universet et nesten uten hav av mørk materie og gass. Hvordan skjedde strukturer som vår galakse ut fra denne intetsigende ensartetheten? Over tid trakk tyngdekraften sakte kondensasjoner av materie, og skapte lapper med høyere og lavere tetthet. På et tidspunkt ble nok gass konsentrert til et lite nok rom til at komplekse astrofysiske prosesser ble utløst, og de første stjernene ble født.
I prinsippet kan vi se hvordan og når dette skjedde ved å se til universets fjerneste rekkevidde, for når vi ser på større avstander, ser vi også tilbake i tid. Å finne disse første stjernene, og de eldgamle galaksene som de antente i, er et hovedoppdrag for LFD.
Hvordan vil teleskopet oppnå dette?
Det viser seg at hydrogen, som utgjorde det meste av det vanlige stoffet i det tidlige universet, effektivt avgir og absorberer radiobølger. Det er disse radiobølgene, strukket av utvidelsen av universet, som kan oppdages, måles og analyseres med det nye teleskopet. Ved å oppdage svingningene i lysstyrke over brede himmelstrøk på disse bølgelengdene, kan vi oppdage hydrogengassens tilstand da universet var en liten brøkdel av sin nåværende alder.
"Radioastronomiske teleskoper som opererer med lav frekvens gir en mulighet til å være vitne til dannelsen av de første stjernene, galakser og klynger av galakser, og til å teste teoriene våre om strukturenes opprinnelse," sa Jacqueline Hewitt, direktør for MIT Kavli Institute og en professor i fysikk. Hun la til at "direkte observasjon av denne tidlige epoken med strukturdannelse er uten tvil en av de viktigste målingene i astrofysisk kosmologi som fremdeles skal gjøres."
Professor Rachel Webster ved University of Melbourne sa: "Vi håper også å se sfæriske hull skapt av tidlige kvasarer [aktive kjerner av galakser] i en jevn fordeling av primordialt hydrogen. Disse vil fremstå som små mørke flekker der kvasarstrålingen har delt hydrogenet fra hverandre i protoner og elektron. "
Forstå "romvær"
Noen ganger blir solen voldelig. Enorme utbrudd av overopphetet gass, eller plasma, kastes ut i interplanetarisk rom og raser utover på kollisjonskurs med jorden. Disse såkalte “koronale masseutstøtningene” og fakkelene de er knyttet til, er ansvarlige for polarlysserien kjent som auroras. De kan imidlertid også spille kaos med satellitter, kommunikasjonslenker og strømnett, og kan utgjøre astronauter.
Virkningen av disse plasmautkastene kan spås, men ikke særlig godt. Noen ganger avbøyes det kastede materialet av jordas magnetfelt og jorden er skjermet. Andre ganger mislykkes skjoldet, og det kan oppstå omfattende skader. Forskjellen skyldes plasmaets magnetiske egenskaper.
For å forbedre spådommene og gi pålitelig forhåndsvarsel om ugunstig romvær, må forskere måle magnetfeltet som gjennomsyrer materialet. Til nå har det ikke vært noen måte å foreta den målingen før materialet er i nærheten av Jorden.
LFD lover å endre det. Teleskopet vil se tusenvis av lyse radiokilder. Plasmaet som kastes ut fra solen, endrer kildenes radiobølger når de passerer gjennom, men på en måte som avhenger av magnetfeltstyrken og -retningen. Ved å analysere disse endringene vil forskere endelig kunne trekke fra de helt viktige magnetfeltegenskapene til koronale masseutkast.
"Dette er den mest avgjørende målingen som skal gjøres for å støtte vårt nasjonale romvær værprogram, siden det vil gi forhåndsvarsel om romværets effekter på jorden i god tid før påvirkningen av plasma-utbruddet," sa Joseph Salah, direktør fra Haystack-observatoriet.
Teleskopet
LFD vil være en rekke 500 antenne “fliser” fordelt på et område på 1,5 kilometer, eller nesten en kilometer, i diameter. Hver flis er omtrent 20 fot kvadratisk og består av 16 enkle og billige dipolantenner, festet på bakken og stirrer rett opp.
Store konvensjonelle teleskoper er preget av enorme konkave disker som tipper og vipper for å fokusere på bestemte områder på himmelen. Takket være moderne digital elektronikk kan LFD-fliser også "styres" i alle retninger - men ingen bevegelige deler er nødvendige. Snarere blir signalene eller dataene fra hver liten antenne samlet og analysert av kraftige datamaskiner. Ved å kombinere signalene på forskjellige måter, kan datamaskinene effektivt "peke" teleskopet i forskjellige retninger.
"Moderne digital signalbehandling, muliggjort av fremskritt innen teknologi, transformerer radioastronomi," sa Lincoln J. Greenhill fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Dette konseptet har blitt testet på den foreslåtte Radio Astronomy Park i Mileura i Vest-Australia med tre prototyper som “kjærlig er koblet sammen for hånd” av MIT og australske forskerstudenter og forskere, sa Hewitt. “Flisene fungerte veldig fint. Vi var ganske fornøyde med dem. ”
Hvorfor Mileura? LFD-teleskopet vil fungere med de samme radiobølgelengdene der FM-radio og TV-sendinger normalt finnes. Så hvis den ble plassert i nærheten av en travel metropol, ville signaler fra sistnevnte sverte radiohvisker fra det dype universet. Det planlagte stedet på Mileura er imidlertid usedvanlig "radio stille" og er også svært tilgjengelig.
Originalkilde: MIT News Release
