כשאתה מביט אל שמי הלילה בעיניים שלך, או דרך טלסקופ, אתה רואה את היקום בספקטרום האור הנראה. וזה חבל מכיוון שאורכי גל שונים טובים מאחרים לחשיפת תעלומות החלל. טכנולוגיה יכולה לאפשר לנו "לראות" מה העיניים שלנו לא יכולות, ומכשירים כאן בכדור הארץ ובחלל יכולים לזהות סוגים שונים של קרינה. אורך הגל התחתון הוא חלק מספקטרום הרדיו, ומעניק לנו מבט טוב מאוד על עצמים שהם קרים מאוד - זה רוב היקום. פול הו נמצא במרכז הרווארד-סמיתסוניאן לאסטרופיסיקה, ואסטרונום שעובד בעולם תת-המימטר. הוא מדבר איתי מקיימברידג ', מסצ'וסטס.
האזן לראיון: התכונן להשפעה עמוקה (4.8 מגה בייט)
או הירשם לפודקאסט: universetoday.com/audio.xml
פרייזר קיין: אתה יכול לתת לי קצת רקע על הספקטרום התחתון? איפה זה מתאים?
פול הו: תת-המילימטר, באופן רשמי, נמצא באורך גל של מילימטר אחד וקצר יותר. אז אורך גל של מילימטרים בתדר מתאים לכ -300 גיגה הרץ או 3 × 10 ^ 14 הרץ. אז זהו אורך גל קצר מאוד. מאותו מטה לאורך גל של כ -300 מיקרון, או שליש מילימטר, זה מה שאנו מכנים טווח תת המילימטר. זה סוג של מה שאנו מכנים את סוף החלון האטמוספרי מבחינת הרדיו, מכיוון שקצרים יותר משליש מילימטר הם שמים הופכים למעשה אטומים בגלל האווירה.
פרייזר: אז אלה גלי רדיו, כמו מה שהאזנתם לו ברדיו, אבל הרבה יותר קצרים - שום דבר שאי פעם יכולתי להרים ברדיו FM שלי. מדוע הם טובים לצפייה ביקום במקום בו קר?
הו: כל אובייקט שאנחנו מכירים או רואים, בדרך כלל מקרין פיזור של אנרגיה המאפיינת את החומרים עליהם אנו מדברים, ולכן אנו מכנים זאת ספקטרום. ולספקטרום האנרגיה הזה יש בדרך כלל אורך גל שיא - או אורך הגל בו מרבית האנרגיה מוקרנת. אורך גל מאפיין זה תלוי בטמפרטורת האובייקט. אז ככל שהאובייקט חם יותר, כך אורך הגל יוצא יותר קצר וככל שהאובייקט קריר יותר, כך אורך הגל יוצא יותר. עבור השמש, שיש לה טמפרטורה של 7,000 מעלות, יהיה לך אורך גל שיא שיוצא באופטיקה, וזו כמובן הסיבה שבגללה העיניים שלנו מכוונות לאופטיקה, מכיוון שאנו גרים ליד השמש. אך ככל שהחומר מתקרר, אורך הגל של אותה קרינה מתארך וארוך יותר, וכשמגיעים לטמפרטורה אופיינית של נניח 100 מעלות מעל אפס מוחלט, אורך הגל השיא הזה יוצא באיזה שטח אינפרא אדום או תת תת-מימד. אז, אורך גל בסדר גודל של 100 מיקרון, או קצת יותר מזה, מה שמכניס אותו לטווח תת המילימטר.
פרייזר: ואם הייתי מסוגל להחליף את עיניי ולהחליף אותן בסט עיניים תת-מד, מה הייתי יכול לראות אם הייתי מרים את מבטי לשמיים?
הו: כמובן, השמיים היו ממשיכים להיות די קרירים, אבל הייתם מתחילים להרים הרבה דברים קרים למדי שלא הייתם רואים בעולם האופטי. דברים כמו חומרים שמתערבלים סביב כוכב שהם מגניבים, בסדר גודל של 100 קלווין; כיסים של גז מולקולרי בו נוצרים כוכבים - הם יהיו קרים מ- 100 ק. או ביקום הרחוק והקודם מאוד, כאשר גלקסיות מורכבות לראשונה, גם חומר זה קר מאוד, שלא תוכלו לראות בעולם האופטי , שתוכל אולי לראות בתת-ממד.
פרייזר: באילו מכשירים אתה משתמש, כאן או בחלל?
הו: ישנם מכשירי קרקע וחלל. לפני 20 שנה אנשים התחילו לעבוד בתת-המימטר והיו כמה טלסקופים שהחלו לפעול באורך גל זה. בהוואי, במאונה קאה, ישנם שניים: האחד המכונה טלסקופ ג'יימס פקיד מקסוול, שקוטרו כ -15 מטרים, וגם מצפה הכוכבים תת-מילימטר קלטק, שקוטרו כ -10 מטרים. בנינו אינטרפרומטר, שהוא סדרת טלסקופים שמתואמים לפעול כמכשיר יחיד על גבי מאונה קאה. אז 8 טלסקופים בגודל 6 מטרים המחוברים זה לזה וניתנים להזזה זה מזה או להתקרב זה לזה לקו בסיס מקסימלי של, או הפרדה, של חצי קילומטר. אז מכשיר זה מדמה טלסקופ גדול מאוד, בגודל של חצי קילומטר במקסימום, ולכן משיג זווית רזולוציה גבוהה מאוד בהשוואה לטלסקופים של אלמנט יחיד קיים.
פרייזר: הרבה יותר קל לשלב אור מטלסקופי רדיו, אז אני משער שבגלל זה אתה מסוגל לעשות זאת?
הו: ובכן, טכניקת האינטרפרומטר משמשת ברדיו די הרבה זמן, אז שיכללנו את הטכניקה הזו בצורה די טובה. כמובן שבאינפרא אדום ובאופטיקה אנשים גם מתחילים לעבוד בצורה כזו, עובדים על הפרעות. בעיקרון, שילוב הקרינה צריך לעקוב אחר חזית השלב של הקרינה שנכנסת. בדרך כלל אני מסביר את זה כאילו הייתה לך מראה גדולה מאוד ושברת אותה כך שאתה פשוט שומר כמה חתיכות של המראה, ואז אתה רוצים לשחזר את המידע מאותם חתיכות מראה, יש כמה דברים שעליכם לעשות. ראשית, עליכם להיות מסוגלים להחזיק את חלקי המראה מיושרים, יחסית זה לזה, ממש כפי שהיה כשהיה מראה אחת שלמה. ושנית, כדי להיות מסוגל לתקן את הפגם, מהעובדה שיש הרבה מידע חסר עם כל כך הרבה פיסות מראה שאינן שם, ואתה רק מדגימה כמה חתיכות. אבל הטכניקה הספציפית הזו שנקראת סינתזת צמצם, והיא לייצר טלסקופ צמצם גדול מאוד באמצעות חתיכות קטנות, כמובן, היא תוצרת העבודה שזכתה בפרס נובל מאת רייל והויש לפני כמה שנים.
פרייזר: אילו מכשירים עתידים לפתח בעתיד כדי לנצל את אורך הגל הזה?
הו: אחרי שהטלסקופים שלנו בנויים ואנחנו עובדים, יהיה מכשיר גדול עוד יותר שנבנה עכשיו בצ'ילה בשם מערך מילולית גדול של אטקמה (ALMA), שיורכב ממגוון טלסקופים רבים יותר ופתחים גדולים יותר, שיהיו הרבה יותר רגיש מהמכשיר החלוצי שלנו. אולם התקווה שלנו יתחיל לגלות את הסימנים ואת אופי העולם באורך הגל התחתון לפני שהמכשירים הגדולים יותר יבואו בכדי להיות מסוגלים לעקוב אחריהם ולעשות עבודה רגישה יותר.
פרייזר: כמה רחוק יוכלו המכשירים החדשים האלה להסתכל? מה הם יוכלו לראות?
הו: אחד היעדים לתחום האסטרונומיה של תת-המימטר שלנו הוא להביט אחורה בזמן בחלק הקדום ביותר של היקום. כפי שציינתי קודם, בשלב המוקדם של היקום, כשהוא יוצר גלקסיות, הם נוטים להיות קרים הרבה יותר בשלבים המוקדמים כאשר הרכבת הגלקסיות, וזה יקרן, אנו חושבים, בעיקר בתת-המימטר. ותוכלו לראות אותם, למשל, באמצעות טלסקופ JCM במונא קאה. אתה יכול לראות כמה מהיקום הקדום, שהם גלקסיות מאוד מועטות מאוד באדום; אלה אינם נראים באופטי, אך הם נראים בתת-הצלע התחתונה, ומערך זה יוכל לדמיין אותם ולאתר אותם באופן פעיל מאוד היכן הם ממוקמים בשמיים, כך שנוכל ללמוד אותם לעומק. גלקסיות מאוד קדומות אלה, תצורות מוקדמות אלה, לדעתנו, נמצאות בשינויים אדומים מאוד גבוהים - אנו נותנים את המספר הזה Z, שהוא משמרת אדומה של 6, 7, 8 - מוקדם מאוד בהיווצרות היקום, אז במבט לאחור ל -10% של התקופה בה התאסף היקום.
פרייזר: השאלה האחרונה שלי עבורך ... ההשפעה העמוקה עולה בעוד כמה שבועות. האם המצפים שלך יצפו גם בזה?
הו: אה כן, כמובן. ההשפעה העמוקה אכן היא דבר שאנחנו מעוניינים בו. עבור המכשיר שלנו, אנו חוקרים גופים מסוג מערכת השמש, וזה כולל לא רק את כוכבי הלכת, אלא גם את השביטים ככל שהם מתקרבים או משפיעים, אנו מצפים לראות חומר כדי לזרוק, אשר אנו צריכים להיות מסוגלים לעקוב אחר תת-מימד מכיוון שאנו מסתכלים לא רק על פליטת האבק, אלא נוכל לצפות בקווי הספקטרום של הגזים שיוצאים. אז אנו מצפים שנוכל להפנות את תשומת ליבנו לאירוע הזה, וגם להדמות אותו.
פול הו הוא אסטרונום עם המרכז לאסטרופיזיקה של הרווארד-סמיתסוניאן בקיימברידג ', מסצ'וסטס.
