Nghệ sĩ minh họa của Atacama Large Millim Array hiện đang được xây dựng. Tín dụng hình ảnh: ESO. Nhấn vào đây để phóng to.
Nghe cuộc phỏng vấn: Hãy sẵn sàng cho tác động sâu sắc (4,8 MB)
Hoặc đăng ký Podcast: iverseetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Bạn có thể cho tôi một số nền tảng về phổ dưới chu vi không? Điều đó phù hợp ở đâu?
Paul Ho: Subillimet, chính thức, ở bước sóng 1 milimet và ngắn hơn. Vì vậy, bước sóng 1 milimet theo tần số tương ứng với khoảng 300 gigahertz hoặc 3 × 10 ^ 14 hertz. Vì vậy, nó là một bước sóng rất ngắn. Từ đó xuống đến bước sóng khoảng 300 micron, hoặc một phần ba milimét, là cái mà chúng ta gọi là phạm vi chu vi. Nó là loại mà chúng ta gọi là sự kết thúc của cửa sổ khí quyển khi có liên quan đến đài phát thanh, bởi vì ngắn hơn, khoảng một phần ba milimét mà bầu trời của chúng trở nên mờ đục do bầu khí quyển.
Fraser: Vì vậy, đây là những sóng vô tuyến, giống như những gì bạn nghe trên radio, nhưng ngắn hơn nhiều - không có gì tôi có thể nhận được trên đài FM của mình. Tại sao chúng tốt để xem Vũ trụ nơi mà nó lạnh?
Ho: Bất kỳ vật thể nào chúng ta biết hoặc nhìn thấy, thường phát ra sự lan truyền năng lượng đặc trưng cho các vật liệu mà chúng ta đang nói đến, vì vậy chúng ta gọi đây là quang phổ. Và phổ năng lượng này thường có bước sóng cực đại - hoặc bước sóng mà phần lớn năng lượng được bức xạ. Bước sóng đặc trưng đó phụ thuộc vào nhiệt độ của vật thể. Vì vậy, vật thể càng nóng, bước sóng đi ra càng ngắn và vật thể càng lạnh thì bước sóng đi ra càng dài. Đối với Mặt trời, có nhiệt độ 7.000 độ, bạn có thể có bước sóng cực đại phát ra trong quang học, đó là lý do tại sao mắt chúng ta được điều chỉnh theo quang học, bởi vì chúng ta sống gần Mặt trời. Nhưng khi vật liệu nguội đi, bước sóng của bức xạ đó càng ngày càng dài hơn và khi bạn xuống đến nhiệt độ đặc trưng là 100 độ so với Độ không tuyệt đối, thì bước sóng cực đại đó phát ra một cách nào đó ở vùng hồng ngoại xa hoặc dưới chu vi. Vì vậy, một bước sóng theo thứ tự 100 micron, hoặc lâu hơn một chút so với bước sóng đó sẽ đưa nó vào phạm vi dưới cỡ.
Fraser: Và nếu tôi có thể tráo đổi đôi mắt của mình, và thay thế chúng bằng một đôi mắt dưới mắt, tôi sẽ có thể nhìn thấy gì nếu nhìn lên bầu trời?
Ho: Tất nhiên, bầu trời sẽ tiếp tục khá mát mẻ, nhưng bạn đã bắt đầu nhặt được rất nhiều thứ khá lạnh mà bạn sẽ không thấy trong thế giới quang học. Những thứ như vật liệu đang xoay quanh một ngôi sao rất tuyệt, theo thứ tự 100 Kelvin; các túi khí phân tử nơi các ngôi sao đang hình thành - chúng sẽ lạnh hơn 100 K. Hoặc ở vũ trụ rất xa, khi các thiên hà được lắp ráp lần đầu tiên, vật liệu này cũng rất lạnh, mà bạn không thể nhìn thấy trong thế giới quang học , mà bạn có thể có thể nhìn thấy trong chu vi.
Fraser: Bạn đang sử dụng nhạc cụ nào, ở đây hay trong không gian?
Ho: Có dụng cụ mặt đất và không gian. 20 năm trước, con người bắt đầu làm việc trong chu vi, và có một vài kính thiên văn bắt đầu hoạt động ở bước sóng này. Ở Hawaii, trên Mauna Kea, có hai chiếc: một chiếc được gọi là Kính thiên văn James Clerk Maxwell, có đường kính khoảng 15 mét, và cũng là Đài quan sát Máy nghiền CalTech, có đường kính khoảng 10 mét. Chúng tôi đã chế tạo một giao thoa kế, đó là một loạt các kính thiên văn được phối hợp để hoạt động như một thiết bị duy nhất trên đỉnh Mauna Kea. Vì vậy, 8 kính viễn vọng lớp 6 mét được liên kết với nhau và có thể được di chuyển xa nhau hoặc di chuyển gần nhau hơn đến đường cơ sở tối đa hoặc tách ra là nửa km. Vì vậy, thiết bị này đang mô phỏng một kính thiên văn rất lớn, với kích thước tối đa nửa km, và do đó đạt được góc phân giải rất cao so với các kính thiên văn đơn tố hiện có.
Fraser: Nó kết hợp ánh sáng từ kính thiên văn vô tuyến dễ dàng hơn nhiều, vì vậy tôi đoán rằng tại sao bạn lại có thể làm điều đó?
Ho: Chà, kỹ thuật giao thoa kế đã được sử dụng trong đài phát thanh từ khá lâu rồi, vì vậy chúng tôi đã hoàn thiện kỹ thuật này khá tốt. Tất nhiên, trong hồng ngoại và quang học, mọi người cũng bắt đầu làm việc theo cách này, làm việc trên giao thoa kế. Về cơ bản, kết hợp bức xạ, bạn phải theo dõi pha phía trước của bức xạ đi vào. Thông thường tôi giải thích điều này như thể bạn có một chiếc gương rất lớn và phá vỡ nó để bạn chỉ cần đặt một vài mảnh gương, và sau đó bạn muốn xây dựng lại thông tin từ một vài tấm gương, có một vài điều bạn cần làm. Đầu tiên, bạn phải có khả năng giữ các mảnh gương thẳng hàng, tương đối với nhau, giống như khi nó là một gương hoàn toàn. Và thứ hai, để có thể sửa lỗi cho khuyết điểm, từ thực tế là có rất nhiều thông tin bị thiếu với rất nhiều mảnh gương không có ở đó, và bạn chỉ lấy mẫu một vài mảnh. Nhưng kỹ thuật đặc biệt này được gọi là tổng hợp khẩu độ, tạo ra một kính thiên văn khẩu độ rất lớn bằng cách sử dụng các mảnh nhỏ, tất nhiên, là sản phẩm của công trình giành giải thưởng Nobel của Ryle và Hewish vài năm trước.
Fraser: Những công cụ nào sẽ được phát triển trong tương lai để tận dụng bước sóng này?
Ho: Sau khi kính thiên văn của chúng tôi được chế tạo và chúng tôi đang hoạt động, sẽ có một thiết bị thậm chí còn lớn hơn đang được chế tạo ở Chile có tên là Atacama Large Millim Array (ALMA), sẽ bao gồm nhiều kính thiên văn và khẩu độ lớn hơn, sẽ là nhạy cảm hơn nhiều so với công cụ tiên phong của chúng tôi. Nhưng nhạc cụ của chúng tôi hy vọng sẽ bắt đầu khám phá các dấu hiệu và bản chất của thế giới theo bước sóng dưới chu vi trước khi các nhạc cụ lớn hơn xuất hiện để có thể theo dõi và thực hiện công việc nhạy cảm hơn.
Fraser: Những dụng cụ mới này sẽ có thể nhìn được bao xa? Họ có thể nhìn thấy gì?
Ho: Một trong những mục tiêu cho kỷ luật thiên văn học của chúng ta là nhìn lại thời gian ở phần sớm nhất của Vũ trụ. Như tôi đã đề cập trước đó, trong giai đoạn đầu của Vũ trụ, khi nó đang hình thành các thiên hà, chúng có xu hướng lạnh hơn nhiều trong các giai đoạn đầu khi các thiên hà được tập hợp, và chúng sẽ tỏa ra, chủ yếu là ở dưới chu vi. Và bạn có thể thấy chúng, ví dụ, sử dụng kính viễn vọng JCM trên Mauna Kea. Bạn có thể thấy một số Vũ trụ sơ khai, đó là các thiên hà bị dịch chuyển rất cao; những cái này không thể nhìn thấy được trong quang học, nhưng chúng có thể nhìn thấy được trong chu vi, và mảng này sẽ có thể hình ảnh chúng, và xác định vị trí của chúng rất tích cực về vị trí của chúng trên bầu trời để chúng ta có thể nghiên cứu thêm. Những thiên hà rất sớm này, những sự hình thành ban đầu này, chúng tôi nghĩ là ở các dịch chuyển đỏ rất cao - chúng tôi đưa ra số Z này, đó là sự dịch chuyển của 6, 7, 8 - rất sớm trong quá trình hình thành của Vũ trụ, vì vậy nhìn lại có lẽ là 10% của thời gian khi vũ trụ đang được lắp ráp.
Fraser: Câu hỏi cuối cùng của tôi dành cho bạn, Deep Deep Impact sẽ xuất hiện trong vài tuần nữa. Đài quan sát của bạn sẽ được xem này là tốt?
Ho: Ồ vâng, tất nhiên. Tác động sâu sắc thực sự là điều chúng tôi quan tâm. Đối với công cụ của chúng tôi, chúng tôi đã nghiên cứu các vật thể thuộc Hệ Mặt trời và điều này không chỉ bao gồm các hành tinh, mà cả các sao chổi khi chúng đến gần hoặc tác động, chúng tôi hy vọng sẽ thấy vật liệu phun ra, thứ mà chúng ta sẽ có thể theo dõi dưới chu vi bởi vì chúng ta sẽ không chỉ nhìn vào lượng khí thải bụi, mà chúng ta sẽ có thể theo dõi các vạch quang phổ của các khí phát ra. Vì vậy, chúng tôi mong muốn có thể hướng sự chú ý của chúng tôi đến sự kiện này và cũng sẽ chụp ảnh nó.
Paul Ho là một nhà thiên văn học với Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian ở Cambridge, Massachusetts.
