Щоб допомогти перетравленню нової ери в радіоастрономії, на радіотелескопі Wintebork Synthesis (WSRT) у Нідерландах розгортається нова методика вдосконалення. Додавши пластину сповіщувачів у фокусну площину лише однієї з 14 радіоантен на WSRT, астрономи Нідерландського інституту радіоастрономії (ASTRON) змогли зобразити два пульсари, розділені понад 3,5 градусних дуг, тобто приблизно в 7 разів перевищує розмір повного Місяця, як видно із Землі.
Новий проект - під назвою Apertif - використовує масив детекторів у фокальній площині радіотелескопа. Ця "поетапна подача масиву", що складається із 121 окремого детектора - збільшує поле зору радіотелескопа більш ніж у 30 разів. Роблячи це, астрономи здатні бачити більшу частину неба у радіоспектрі. Чому це важливо? Що ж, дотримуючись нашої аналогії продовольчого курсу, уявіть, що намагаєтеся з’їсти миску з супом з наперсток - ви можете за раз потрапити лише невелику порцію супу в рот. Тоді уявіть, як намагаєтесь з'їсти його з ковшем.
Ця ж аналогія зйомки та спостереження за небом за радіоджерелами справедлива. Доктор Том Остерлоо, Дослідник Принципу проекту Apertif, пояснює м'ясо нової техніки:
«Поетапна подача масиву складається з 121 маленької антени, тісно упакованої разом. Ця матриця охоплює близько 1 квадратного метра. Кожен WSRT матиме таку антенну матрицю у своєму фокусі. Ця матриця повністю відбирає випромінювальне поле у фокусній площині. Поєднуючи сигнали всіх 121 елементів, "складені промені" [sic] може бути сформовано так, щоб його можна було орієнтувати на будь-яке місце всередині області 3 × 3 градуси на небі. Комбінуючи сигнали всіх 121 елементів, реакція телескопа може бути оптимізована, тобто всі оптичні спотворення можуть бути усунені (оскільки поле випромінювання повністю вимірюється). Цей процес виконується паралельно 37 разів, тобто утворюється 37 складових пучків. Кожен сполучений промінь в основному функціонує як окремий телескоп. Якщо ми робимо це у всіх WSRT стравах, у нас паралельно є 37 WSRT. Спрямовуючи всі балки в різні місця в межах 3 × 3 градусів, ми можемо цілком спостерігати цей регіон. "
Іншими словами, традиційні радіотелескопи використовують лише один детектор у фокусній площині телескопа (де все випромінювання фокусується телескопом). Нові детектори дещо нагадують чіп CCD у вашій камері, або такі, які використовуються в сучасних оптичних телескопах, таких як Хаббл. Кожен окремий детектор в масиві отримує дані, і, поєднуючи дані в складене зображення, може бути зроблено якісне зображення.
Новий масив також розширить поле зору радіотелескопа, що дозволило для цього останнього спостереження за широко рознесеними пульсарами в небі, знаменним випробуванням для проекту. Як додатковий бонус, новий детектор підвищить ефективність «діафрагми» приблизно до 75%, порівняно з 55% у порівнянні з традиційними антенами.
Доктор Остерлоо пояснив: "Ефективність діафрагми є вищою, оскільки ми маємо набагато більше контролю над полем випромінювання у фокусній площині. За класичних антенних систем (як у старому WSRT або як у eVLA), вимірюється поле випромінювання лише в одній точці. Вимірюючи поле випромінювання по всій фокальній площині та вміло поєднуючи сигнали всіх елементів, ефект оптичного спотворення може бути зведений до мінімуму, і більша частка вхідного випромінювання може бути використана для зображення неба ».
Наразі є лише одна з 14 радіоантен, оснащених Apertif. Джорі Ван Ліувен, дослідник ASTRON, заявив в інтерв'ю електронною поштою, що в 2011 році 12 антен будуть обладнані новим детекторним масивом.
Небесні опитування стали благом для астрономів в останні роки. Взявши величезну кількість даних і зробивши їх доступними для наукового співтовариства, астрономи змогли зробити набагато більше відкриттів, ніж вони змогли, застосувавши час на різні інструменти.
Незважаючи на те, що в радіо-спектрі були проведені деякі обстеження неба - найпомітнішим є опитування VLA ПЕРШОГО - це поле має тривати довгий шлях. "Апертиф" - це перший крок у напрямку огляду всього неба у радіоспектрі з великою деталізацією, і багато відкриттів очікується зробити за допомогою нової методики.
Очікується, що Apertif відкриє понад 1000 пульсарів на основі сучасного моделювання популяції галактичних пульсарів. Це також буде корисним інструментом для вивчення нейтрального водню у Всесвіті у великих масштабах.
Доктор Остерлоо та ін. ін. в статті, опублікованій в Арксіві в липні 2010 року, «Одне з головних наукових застосувань широкопольових радіотелескопів, що працюють на частотах ГГц, - це спостереження за великими обсягами космосу для того, щоб зробити інвентаризацію нейтрального водню у Всесвіті. Маючи таку інформацію, властивості нейтрального водню в галактиках як функція маси, типу та середовища можуть бути вивчені дуже детально, і, що важливо, вперше можна вирішити еволюцію цих властивостей за допомогою червоного зміщення ».
Додавання радіочастотного спектру до обстежень видимого та інфрачервоного неба допоможе впорядкувати сучасні теорії про Всесвіт, а також зробити нові відкриття. Чим більше очей на небо у нас у різних спектрах, тим краще.
Хоча Apertif є першим подібним детектором, але планується оновити інші радіотелескопи за допомогою цієї технології. Oosterloo сказав про інші подібні проекти: «Фазові канали масивів також будуються ASKAP, австралійським PKA-маршрутом SKA. Це інструмент подібних характеристик, як Apertif. Це наш головний конкурент, хоча ми також співпрацюємо над багатьма речами. Я також знаю прототип, який тестується в Arecibo в даний час. У Канаді DRAO [Радіоастрофізична обсерваторія домініону] проводить роботу над розробкою поетапного масиву. Однак лише Apertif і ASKAP сконструюють фактичний радіотелескоп з робочою фазованою подачею масиву в короткий термін ".
22 та 23 листопада в Двінгело, штат Дренте, Нідерланди, відбулася координаційна наукова зустріч щодо проекту Apertif. Остерлоо заявив, що в зустрічі взяли участь 40 астрономів, з Європи, США, Австралії та Південної Африки, щоб обговорити майбутнє проекту, і що зацікавлений потенціал цієї техніки є великим.
Джерела: прес-реліз ASTRON, Arxiv, інтерв'ю електронною поштою з доктором Томом Остерлоо та доктором Джорі Ван Левену
