כדי לסייע בעיכול של עידן חדש באסטרונומיה ברדיו, טכניקה חדשה לשיפור זה מתפתחת בטלסקופ הרדיו Synthesis Synthesis (WSRT) בהולנד. על ידי הוספת צלחת גלאים למישור המוקד של אחת מתוך 14 האנטנות הרדיו ב- WSRT, אסטרונומים במכון ההולנדי לאסטרונומיה רדיו (ASTRON) הצליחו לדמיין שני פולסרים המופרדים על ידי מעל 3.5 מעלות קשת, שהם בערך פי 7 מגודל הירח המלא כפי שנראה מכדור הארץ.
הפרויקט החדש - שנקרא אפרטיף - משתמש במערך גלאים במישור המוקד של הטלסקופ הרדיו. הזנת מערך שלבים זו - העשויה מ -112 גלאים נפרדים - מגדילה את שדה הראיה של טלסקופ הרדיו ביותר משלושים פעמים. בכך, אסטרונומים מסוגלים לראות חלק גדול יותר מהשמים בספקטרום הרדיו. למה זה חשוב? ובכן, בהתאם לאנלוגיה של קורס האוכל, דמיין לעצמך לנסות לאכול קערת מרק עם אצבעון - אתה יכול להכניס רק חלק קטן מהמרק לפה בכל פעם. ואז דמיין לנסות לאכול את זה עם מצקת.
אותה אנלוגיה של סקירה והתבוננות בשמיים עבור מקורות רדיו נכונה. ד"ר טום אוסטרלו, חוקר הראשי של פרויקט אפרטיף, מסביר את הבשר של הטכניקה החדשה:
"הזנת המערך המדורגת כוללת 121 אנטנות קטנות, ארוזות זה בזה. מטריקס זה משתרע על כמטר רבוע. לכל WSRT יהיה מטריצת אנטנה כזו במוקד שלה. מטריצה זו דוגמת במלואה את שדה הקרינה במישור המוקד. על ידי שילוב האותות של כל 121 האלמנטים, 'קורות מורכבות' [סיק] ניתן להיווצר אשר ניתנים לניווט להיות מכוונים בכל מקום באזור 3 × 3 מעלות בשמיים. על ידי שילוב האותות של כל 121 האלמנטים ניתן לייעל את תגובת הטלסקופ, כלומר ניתן להסיר את כל העיוותים האופטיים (מכיוון ששדה הקרינה נמדד במלואו). תהליך זה נעשה במקביל 37 פעמים, כלומר נוצרות 37 קורות מורכבות. כל קרן מורכבת מתפקדת למעשה כטלסקופ נפרד. אם נעשה זאת בכל הכלים של WSRT, יש לנו 37 WSRTs במקביל. על ידי היגוי כל הקורות למקומות שונים באזור 3 × 3, אנו יכולים לצפות לחלוטין באזור זה. "
במילים אחרות, טלסקופי רדיו מסורתיים משתמשים רק בגלאי בודד במישור המוקד של הטלסקופ (שם כל הקרינה ממוקדת על ידי הטלסקופ). הגלאים החדשים דומים במקצת לשבב CCD במצלמה שלך, או לאלה המשמשים בטלסקופים אופטיים מודרניים כמו האבל. כל גלאי נפרד במערך מקבל נתונים, ועל ידי שילוב הנתונים לתמונה מורכבת ניתן לצלם תמונה באיכות גבוהה.
המערך החדש ירחיב גם את שדה הראיה של טלסקופ הרדיו, שאיפשר תצפית אחרונה זו על פולסרים המופרדים בשמיים, מבחן אבן דרך לפרויקט. כבונוס נוסף, הגלאי החדש יגדיל את היעילות של "הצמצם" לסביבות 75%, לעומת 55% באנטנות המסורתיות.
ד"ר אוסטרלו הסביר, "יעילות הצמצם גבוהה יותר מכיוון שיש לנו שליטה רבה יותר בשדה הקרינה במישור המוקד. עם מערכות האנטנה הקלאסיות היחידות (כמו ב- WSRT הישן או כמו ב- eVLA), מודדים את שדה הקרינה בנקודה אחת בלבד. על ידי מדידת שדה הקרינה על פני כל מישור המוקד ועל ידי שילוב חכם של האותות של כל האלמנטים, ניתן למזער את אפקטים של עיוות אופטי ולשמש חלק גדול יותר מהקרינה הנכנסת כדי לדמות את השמיים. "
נכון לעכשיו, יש רק אחת מתוך 14 האנטנות הרדיו המצוידות באפרטיף. ג'ורי ואן ליוון, חוקרת ב- ASTRON, אמרה בראיון למייל כי בשנת 2011, 12 מהאנטנות יהיו מצוידות במערך הגלאי החדש.
סקרי השמיים היו לטובת האסטרונומים בשנים האחרונות. על ידי לקיחת כמויות אדירות של נתונים והנגשתם לקהילה המדעית, אסטרונומים הצליחו לגלות תגליות רבות יותר מכפי שהיו מצליחים לעשות זאת על ידי הגשת זמן למכשירים שונים.
למרות שיש סקרי שמיים בספקטרום הרדיו שהושלמו עד כה - סקר ה- VLA FIRST הוא הבולט ביותר - לשדה יש דרך ארוכה לעבור. אפרטיף הוא הצעד הראשון בכיוון סקר כל השמיים בספקטרום הרדיו בפרטי פרטים, ותצפיות רבות יתגלו באמצעות הטכניקה החדשה.
אפרטיף צפוי לגלות מעל 1000 פולסרים, על סמך מודלים שוטפים של אוכלוסיית הפולסאר הגלקטית. זה יהיה גם כלי שימושי בחקר מימן ניטרלי ביקום בקנה מידה גדול.
ד"ר אוסטרלו ואח. al. כתב במאמר שפורסם ב- Arxiv ביולי 2010, "אחד היישומים המדעיים העיקריים של טלסקופי רדיו רחבי השטח הפועלים בתדרי ג'יגה הרץ הוא התבוננות בנפחי שטח גדולים על מנת להמציא את המימן הנייטרלי ביקום. עם מידע כזה ניתן ללמוד בפירוט רב את תכונות המימן הנייטרלי בגלקסיות כפונקציה של מסה, סוג וסביבה, וחשוב מכך, לראשונה ניתן לטפל בהתפתחותם של תכונות אלה בהיסטה אדומה. "
הוספת ספקטרום הרדיו לסקרי השמים הגלויים והאינפרא אדום תסייע להתאים את התיאוריות הנוכחיות אודות היקום, כמו גם לגלות תגליות חדשות. ככל שיש לנו יותר עיניים בשמיים בספקטרומים שונים, כך ייטב.
למרות שאפרטיף הוא הגלאי הראשון שנמצא בשימוש, יש תוכניות לעדכן טלסקופי רדיו אחרים בטכנולוגיה. אוסטרלו אמר על פרויקטים אחרים מסוג זה, "עדכוני מערך מדורגת נבנים גם על ידי ASKAP, SKA Pathfinder באוסטרליה. זהו מכשיר בעל מאפיינים דומים לאפרטיף. זה המתחרה העיקרי שלנו, אם כי אנו משתפים פעולה גם בדברים רבים. אני מודע גם לאב-טיפוס שנבדק כעת ב- Arecibo. בקנדה, DRAO [Observatory Observatory Radio Astrophysical Observatory] עושה עבודות על פיתוח הזנה מערכי שלבים. עם זאת, רק אפרטיף ו- ASKAP יבנו טלסקופ רדיו בפועל עם הזנות מערך שלב לעבודה בטווח הקצר. "
ב -22 וה -23 בנובמבר התקיימה פגישת תיאום מדעית בנושא פרויקט אפרטיף בדווינגלו, דרנתה, הולנד. אוסטרלו אמר כי בפגישה השתתפו 40 אסטרונומים, מאירופה, ארה"ב, אוסטרליה ודרום אפריקה כדי לדון בעתיד הפרויקט, וכי יש עניין רב בפוטנציאל הטכניקה.
מקורות: הודעה לעיתונות של ASTRON, ארקסיב, ראיון דוא"ל עם ד"ר טום אוסטרולו וד"ר ג'ורי ואן ליוון
