مُنحت Mileura Widefield Array - مُظاهرة منخفضة التردد تمويلًا بقيمة 4.9 مليون دولار من مؤسسة العلوم الوطنية هذا الأسبوع. سوف ينظر المرصد إلى الكون الأقدم ، عندما كانت هناك مادة مظلمة وهيدروجين بدائي فقط. يجب أن يكون قادرًا على رؤية البقع الأولى ذات الكثافة الأعلى ، حيث أن هذا الغاز يتماسك معًا لتشكيل النجوم والمجرات الأولى.
يقترب تلسكوب جديد سيساعد على فهم الكون المبكر من البناء الشامل بفضل جائزة 4.9 مليون دولار من مؤسسة العلوم الوطنية إلى اتحاد أمريكي بقيادة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
صفيف Mileura Widefield Array - متظاهر التردد المنخفض (LFD) ، الذي يتم بناؤه في أستراليا من قبل الولايات المتحدة والشركاء الأستراليين ، سيسمح أيضًا للعلماء بالتنبؤ بشكل أفضل برشقات الطاقة الشمسية من الغاز شديد السخونة التي يمكن أن تؤدي إلى الخراب بالأقمار الصناعية ووصلات الاتصال وشبكات الطاقة . ولدعم عمليات المراقبة الشمسية ، قدم مكتب البحث العلمي التابع للقوات الجوية مؤخرًا أيضًا جائزة قدرها 0.3 مليون دولار لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عن معدات الصفيف.
"إن تصميم التلسكوب الجديد يركز بشدة على التجارب الحدودية في الفيزياء الفلكية وعلم الغلاف الشمسي. قال Colin J. Lonsdale ، قائد المشروع في Haystack بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا MIT's Haystack من MIT المرصد.
المتعاونون مع LFD في الولايات المتحدة هم مرصد Haystack ومعهد MIT Kavli للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء ومركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية. يشمل الشركاء الأستراليون مرفق CSIRO Australia Telescope الوطني واتحاد جامعي أسترالي بقيادة جامعة ملبورن ، والذي يشمل الجامعة الوطنية الأسترالية وجامعة كيرتن للتكنولوجيا وغيرها.
المجرة الأولى ، النجم الأول
بعد وقت قصير من الانفجار العظيم ، كان الكون بحرًا شبه مميز من المادة المظلمة والغاز. كيف تشكلت هياكل مثل مجرتنا من هذا التوحيد اللطيف؟ بمرور الوقت ، تجذب الجاذبية ببطء تكثفات المادة معًا ، مما يخلق بقع ذات كثافة أعلى وأقل. في مرحلة ما ، أصبح ما يكفي من الغاز يتركز في مساحة صغيرة بما يكفي تسببت في عمليات فيزيائية فلكية معقدة ، ولدت النجوم الأولى.
من حيث المبدأ ، يمكننا أن نرى كيف ومتى حدث هذا من خلال النظر إلى أبعد مسافة في الكون ، لأنه عندما ننظر إلى مسافات أكبر ، فإننا ننظر أيضًا إلى الوراء في الوقت المناسب. إن العثور على هذه النجوم الأولى ، والمجرات البدائية التي أشعلت داخلها ، هو مهمة أساسية لـ LFD.
كيف سينجز التلسكوب هذا؟
وتبين أن الهيدروجين ، الذي كان يشكل معظم المادة العادية في الكون المبكر ، ينبعث ويمتص بكفاءة الموجات الراديوية. هذه الموجات الراديوية ، الممتدة بتمدد الكون ، والتي يمكن اكتشافها وقياسها وتحليلها بواسطة التلسكوب الجديد. من خلال اكتشاف التقلبات في السطوع عبر مساحات واسعة من السماء عند هذه الأطوال الموجية ، يمكننا اكتشاف حالة غاز الهيدروجين عندما كان الكون جزءًا صغيرًا من عصره الحالي.
قالت جاكلين هيويت ، مديرة معهد MIT Kavli ، و "إن التلسكوبات الفلكية الراديوية التي تعمل على تردد منخفض توفر فرصة لمشاهدة تكوين النجوم والمجرات ومجموعات المجرات الأولى ، واختبار نظرياتنا حول أصل البنية". أستاذ الفيزياء. وأضافت أن "الملاحظة المباشرة لهذه الحقبة المبكرة من تكوين البنية يمكن القول إنها واحدة من أهم القياسات في علم الكونيات الفيزيائي الفلكي التي لا يزال يتعين القيام بها."
قالت الأستاذة راشيل ويبستر من جامعة ملبورن: "نأمل أيضًا أن نرى ثقوبًا كروية ناتجة عن الكوازارات المبكرة [النوى النشطة للمجرات] في التوزيع السلس للهيدروجين البدائي. ستظهر هذه كبقع داكنة صغيرة حيث قام إشعاع الكوازار بتقسيم الهيدروجين إلى بروتونات وإلكترونات. "
فهم "طقس الفضاء"
في بعض الأحيان ، تصبح الشمس عنيفة. يتم إطلاق دفقات ضخمة من الغاز شديد السخونة ، أو البلازما ، في الفضاء بين الكواكب وتتسابق إلى الخارج على مسار تصادم مع الأرض. هذه "المقذوفات الكتلية الإكليلية" والمشاعل التي ترتبط بها هي المسؤولة عن عروض الضوء القطبي المعروفة باسم الشفق. ومع ذلك ، يمكنهم أيضًا لعب الخراب بالأقمار الصناعية وروابط الاتصال وشبكات الكهرباء ، ويمكن أن يعرضوا رواد الفضاء للخطر.
يمكن توقع تأثير عمليات إخراج البلازما هذه ، ولكن ليس بشكل جيد للغاية. في بعض الأحيان ، ينحرف المجال المغنطيسي عن المادة المقذوفة ويتم حماية الأرض. في أوقات أخرى ، يفشل الدرع ويمكن أن ينتج عنه ضرر واسع النطاق. الفرق يرجع إلى الخصائص المغناطيسية للبلازما.
لتحسين التنبؤات وتوفير تحذير مسبق موثوق به لطقس الفضاء المعاكس ، يجب على العلماء قياس المجال المغناطيسي الذي يتخلل المادة. حتى الآن ، لا توجد طريقة لإجراء هذا القياس حتى تكون المادة بالقرب من الأرض.
يعد LFD بتغيير ذلك. سوف يرى التلسكوب آلاف مصادر الراديو الساطعة. تغير البلازما المنبعثة من الشمس الموجات الراديوية لتلك المصادر أثناء مرورها ، ولكن بطريقة تعتمد على قوة المجال المغناطيسي واتجاهه. من خلال تحليل هذه التغييرات ، سيتمكن العلماء أخيرًا من استنتاج خصائص المجال المغناطيسي الهامة للغاية لطرد الكتلة الإكليلية.
قال جوزيف صلاح ، المدير ، "هذا هو المقياس الأكثر أهمية الذي يجب إجراؤه لدعم برنامجنا الوطني لطقس الفضاء ، لأنه سيقدم إشعارًا مسبقًا حول تأثيرات طقس الفضاء على الأرض قبل وقت انفجار انفجار البلازما بوقت طويل". من مرصد هايستاك.
التلسكوب
سيكون LFD عبارة عن مصفوفة من 500 "قرميد" هوائي منتشر على مساحة 1.5 كيلومتر ، أو ميل تقريبًا ، بقطر. تبلغ مساحة كل بلاط حوالي 20 قدمًا مربعًا ويتكون من 16 هوائيًا مزدوجًا ورخيصًا ثنائي القطب ، مثبت على الأرض ويحدق بشكل مستقيم.
تتميز التلسكوبات التقليدية الكبيرة بأقراص مقعرة ضخمة تنقلب وتميل للتركيز على مناطق معينة من السماء. بفضل الإلكترونيات الرقمية الحديثة ، يمكن أيضًا "توجيه" بلاط LFD في أي اتجاه - ولكن لا توجد حاجة لأجزاء متحركة. بدلاً من ذلك ، يتم جمع الإشارات أو البيانات من كل هوائي صغير معًا وتحليلها بواسطة أجهزة كمبيوتر قوية. من خلال الجمع بين الإشارات بطرق مختلفة ، يمكن لأجهزة الكمبيوتر "توجيه" التلسكوب بشكل فعال في اتجاهات مختلفة.
قال لينكولن جرينهيل من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية: "معالجة الإشارات الرقمية الحديثة ، التي مكنتها التطورات التكنولوجية ، تغير علم الفلك الراديوي".
وقال هيويت إن هذا المفهوم قد تم اختباره في منتزه راديو الفلك المقترح في مايلورا بغرب أستراليا من خلال ثلاث بلاطات نموذجية "موصولة ببعضها البعض بمحبة باليد" بواسطة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وطلاب الدراسات العليا والباحثين الأستراليين. "كان أداء البلاط جيدًا جدًا. كنا سعداء للغاية بهم. "
لماذا ميلورا؟ سيعمل تلسكوب LFD على نفس أطوال الموجات الراديوية حيث يتم عادةً العثور على البث الإذاعي والتلفزيوني FM. لذا إذا تم تحديد موقعها بالقرب من مدينة مزدحمة ، فإن الإشارات من الأخيرة ستغرق همسات الراديو من الكون العميق. ومع ذلك ، فإن الموقع المخطط له في Mileura هو "راديو هادئ" بشكل استثنائي ويمكن الوصول إليه أيضًا.
المصدر الأصلي: MIT News Release
