Mileura Widefield Array - Người biểu tình tần số thấp đã được trao 4,9 triệu đô la tài trợ từ Quỹ khoa học quốc gia trong tuần này. Đài quan sát sẽ nhìn lại Vũ trụ sớm nhất, khi chỉ có vật chất tối và hydro nguyên thủy. Nó có thể nhìn thấy các mảng đầu tiên có mật độ cao hơn, vì khí này kéo vào nhau tạo thành các ngôi sao và thiên hà đầu tiên.
Một kính viễn vọng mới sẽ hỗ trợ sự hiểu biết về vũ trụ sơ khai đang tiến gần hơn đến việc xây dựng toàn diện nhờ vào giải thưởng trị giá 4,9 triệu đô la từ Quỹ Khoa học Quốc gia cho một tập đoàn của Hoa Kỳ do MIT đứng đầu.
Mileura Widefield Array - Trình diễn tần số thấp (LFD), được xây dựng tại Úc bởi Hoa Kỳ và các Đối tác Úc, cũng sẽ cho phép các nhà khoa học dự đoán tốt hơn các vụ nổ khí quá nhiệt có thể phát tàn phá với các vệ tinh, liên kết truyền thông và lưới điện . Để hỗ trợ các quan sát năng lượng mặt trời, Văn phòng Nghiên cứu Khoa học của Không quân gần đây cũng đã trao giải thưởng trị giá 0,3 triệu đô la cho MIT cho thiết bị mảng.
Thiết kế của kính thiên văn mới tập trung chặt chẽ vào các thí nghiệm biên cương trong khoa học vật lý thiên văn và nhật thực. Chúng tôi dự định khai thác sức mạnh tính toán khổng lồ của các thiết bị điện tử kỹ thuật số hiện đại, biến hàng ngàn ăng ten nhỏ, đơn giản, rẻ tiền thành một trong những công cụ thiên văn mạnh mẽ và độc đáo nhất trên thế giới, theo ông Colin J. Lonsdale, lãnh đạo dự án tại Haystack của MIT Đài quan sát.
Các cộng tác viên của LFD tại Hoa Kỳ là Đài thiên văn Haystack, Viện Nghiên cứu Vật lý Thiên văn và Vũ trụ MIT Kavli và Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard-Smithsonian. Các đối tác của Úc bao gồm Cơ sở Quốc gia Kính viễn vọng CSIRO Úc và một tập đoàn đại học Úc do Đại học Melbourne dẫn đầu, bao gồm Đại học Quốc gia Úc, Đại học Công nghệ Curtin và các tổ chức khác.
Thiên hà đầu tiên, ngôi sao đầu tiên
Ngay sau Vụ nổ lớn, vũ trụ là một biển vật chất tối và khí gần như không có gì đặc biệt. Làm thế nào mà các cấu trúc như thiên hà của chúng ta hình thành từ sự đồng nhất nhạt nhẽo này? Theo thời gian, trọng lực từ từ thu hút sự ngưng tụ của vật chất lại với nhau, tạo ra các mảng có mật độ cao hơn và thấp hơn. Tại một số điểm, đủ khí trở nên tập trung vào một không gian đủ nhỏ để các quá trình vật lý thiên văn phức tạp được kích hoạt và những ngôi sao đầu tiên được sinh ra.
Về nguyên tắc, chúng ta có thể thấy điều này xảy ra như thế nào và khi nào bằng cách nhìn đến những nơi xa nhất của vũ trụ, bởi vì khi chúng ta nhìn vào khoảng cách xa hơn, chúng ta cũng nhìn lại thời gian. Tìm kiếm những ngôi sao đầu tiên này và các thiên hà nguyên thủy mà chúng đốt cháy là nhiệm vụ chính của LFD.
Kính viễn vọng sẽ thực hiện điều này như thế nào?
Nó chỉ ra rằng hydro, tạo nên hầu hết các vật chất thông thường trong vũ trụ sơ khai, phát ra và hấp thụ sóng vô tuyến một cách hiệu quả. Đó là những sóng vô tuyến, được kéo dài bởi sự giãn nở của vũ trụ, có thể được phát hiện, đo lường và phân tích bằng kính viễn vọng mới. Bằng cách phát hiện sự dao động của độ sáng trên các dải trời rộng ở các bước sóng này, chúng ta có thể khám phá trạng thái của khí hydro khi vũ trụ chỉ là một phần rất nhỏ của thời đại hiện tại.
Jacqueline Hewitt, giám đốc Viện MIT Kavli, cho biết, các kính viễn vọng thiên văn Radio Radio hoạt động ở tần số thấp tạo cơ hội chứng kiến sự hình thành của các ngôi sao, thiên hà và cụm thiên hà đầu tiên và kiểm tra lý thuyết về nguồn gốc cấu trúc của chúng. giáo sư vật lý. Bà nói thêm rằng quan sát trực tiếp về kỷ nguyên đầu tiên của sự hình thành cấu trúc này được cho là một trong những phép đo quan trọng nhất trong vũ trụ học vật lý thiên văn vẫn còn được thực hiện.
Giáo sư Rachel Webster của Đại học Melbourne cho biết, chúng tôi cũng hy vọng sẽ thấy các lỗ hình cầu được tạo ra bởi các quasar ban đầu [lõi hoạt động của các thiên hà] trong sự phân phối trơn tru của hydro nguyên thủy. Chúng sẽ xuất hiện dưới dạng những đốm tối nhỏ trong đó bức xạ chuẩn tinh đã phân tách hydro thành các proton và electron.
Hiểu biết ‘không gian thời tiết
Đôi khi, mặt trời trở nên dữ dội. Những vụ nổ khổng lồ của khí quá nhiệt, hay plasma, được đẩy vào không gian liên hành tinh và chạy ra ngoài trong một quá trình va chạm với Trái đất. Những cái gọi là xuất tinh khối coronal và những ngọn lửa mà chúng có liên quan, chịu trách nhiệm cho các màn trình diễn ánh sáng cực được gọi là cực quang. Tuy nhiên, họ cũng có thể chơi tàn phá với các vệ tinh, liên kết liên lạc và lưới điện và có thể gây nguy hiểm cho các phi hành gia.
Tác động của những lần phóng plasma này có thể được dự đoán, nhưng không tốt lắm. Đôi khi, vật liệu bị đẩy ra bị làm chệch hướng bởi từ trường Trái đất và Trái đất được che chắn. Tại thời điểm khác, lá chắn thất bại và thiệt hại lan rộng có thể xảy ra. Sự khác biệt là do tính chất từ của plasma.
Để cải thiện dự đoán và đưa ra cảnh báo trước đáng tin cậy về thời tiết không gian bất lợi, các nhà khoa học phải đo từ trường thấm vào vật liệu. Cho đến nay, không có cách nào để thực hiện phép đo đó cho đến khi vật liệu ở gần Trái đất.
Các LFD hứa hẹn sẽ thay đổi điều đó. Kính viễn vọng sẽ thấy hàng ngàn nguồn phát thanh sáng. Plasma được đẩy ra từ mặt trời làm thay đổi các nguồn sóng radio Đài phát khi chúng đi qua, nhưng theo cách phụ thuộc vào cường độ và hướng của từ trường. Bằng cách phân tích những thay đổi đó, cuối cùng các nhà khoa học sẽ có thể suy ra tính chất từ trường cực kỳ quan trọng của sự phóng đại khối.
Đây là phép đo quan trọng nhất được thực hiện để hỗ trợ cho Chương trình thời tiết không gian quốc gia của chúng tôi, vì nó sẽ đưa ra thông báo trước về tác động của thời tiết không gian trên Trái đất trước thời điểm ảnh hưởng của vụ nổ plasma của Đài thiên văn Haystack.
Kính thiên văn
LFD sẽ là một dải gồm 500 ăng-ten gạch ốp tường Khác nhau trải rộng trên một khu vực 1,5 km, hoặc gần một dặm, đường kính. Mỗi viên gạch có diện tích khoảng 20 feet vuông và bao gồm 16 ăng ten lưỡng cực đơn giản và rẻ tiền, được cố định trên mặt đất và nhìn thẳng lên.
Các kính viễn vọng lớn thông thường được đặc trưng bởi các đĩa lõm khổng lồ nghiêng và nghiêng để tập trung vào các khu vực cụ thể của bầu trời. Nhờ các thiết bị điện tử kỹ thuật số hiện đại, gạch LFD cũng có thể được điều khiển bởi bất kỳ hướng nào - nhưng không yêu cầu các bộ phận chuyển động. Thay vào đó, các tín hiệu hoặc dữ liệu từ mỗi ăng ten nhỏ được kết hợp và phân tích bởi các máy tính mạnh mẽ. Bằng cách kết hợp các tín hiệu theo nhiều cách khác nhau, các máy tính có thể thực hiện một cách hiệu quả các điểm kính viễn vọng theo các hướng khác nhau.
Lincoln J. Greeoping thuộc Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian cho biết, xử lý tín hiệu kỹ thuật số hiện đại, được hỗ trợ bởi những tiến bộ trong công nghệ.
Khái niệm này đã được thử nghiệm tại Công viên Thiên văn Vô tuyến được đề xuất tại Mileura ở Tây Úc với ba viên gạch nguyên mẫu được kết nối một cách đáng yêu bằng tay bởi các nhà nghiên cứu và nghiên cứu sinh của MIT và Úc, Hewitt nói. Các gạch được thực hiện rất độc đáo. Chúng tôi khá hài lòng với họ.
Tại sao lại là Mileura? Kính thiên văn LFD sẽ hoạt động ở cùng bước sóng vô tuyến nơi thường phát sóng FM và TV. Vì vậy, nếu nó được đặt gần một đô thị sầm uất, tín hiệu từ phía sau sẽ tràn ngập những tiếng thì thầm từ vũ trụ sâu thẳm. Tuy nhiên, địa điểm được lên kế hoạch tại Mileura, đặc biệt là đài radio yên tĩnh và cũng rất dễ tiếp cận.
Nguồn gốc: MIT News Release
