عندما تنظر إلى سماء الليل بعينيك ، أو من خلال التلسكوب ، فإنك ترى الكون في طيف الضوء المرئي. وهذا أمر سيئ للغاية لأن الأطوال الموجية المختلفة أفضل من غيرها للكشف عن أسرار الفضاء. يمكن للتكنولوجيا أن تسمح لنا "برؤية" ما لا تستطيع أعيننا ، ويمكن للأجهزة الموجودة هنا على الأرض وفي الفضاء اكتشاف هذه الأنواع المختلفة من الإشعاع. إن الطول الموجي للمقياس الصغير هو جزء من الطيف الراديوي ، ويعطينا رؤية جيدة جدًا للأجسام الباردة جدًا - وهذا هو الجزء الأكبر من الكون. بول هو مع مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ، وعالم فلكي يعمل في عالم مقياس الميل. يتحدث إلي من كامبريدج ، ماساتشوستس.
استمع للمقابلة: استعد للتأثير العميق (4.8 ميجا بايت)
أو اشترك في البودكاست: universetoday.com/audio.xml
فريزر كين: هل يمكن أن تعطيني بعض المعلومات الأساسية عن طيف مقياس الميل؟ أين يناسب هذا؟
بول هو: المليمتر ، رسمياً ، بطول موجة 1 ملم وأقصر. لذا فإن الطول الموجي 1 مليمتر في التردد يتوافق مع حوالي 300 جيجا هرتز أو 3 × 10 ^ 14 هرتز. إذن ، إنه طول موجي قصير جدًا. من ذلك إلى طول موجة يبلغ حوالي 300 ميكرون ، أو ثلث المليمتر ، هو ما نسميه نطاق المقياس الفرعي. إنه نوع مما نسميه نهاية النافذة الجوية فيما يتعلق بالراديو ، لأن أقصر ، حوالي ثلث المليمتر الذي تصبح السماء غير شفافة في الأساس بسبب الغلاف الجوي.
فريزر: إذن ، هذه موجات راديو ، مثل ما ستستمع إليه في الراديو ، ولكنها أقصر كثيرًا - لا شيء يمكنني التقاطه على راديو FM الخاص بي. لماذا هي جيدة لمشاهدة الكون حيث الجو بارد؟
Ho: أي كائن نعرفه أو نراه عادة يشع انتشارًا للطاقة يميز المواد التي نتحدث عنها ، لذلك نسمي هذا الطيف. وعادة ما يكون لطيف الطاقة هذا ذروة موجية - أو طول الموجة التي يشع فيها الجزء الأكبر من الطاقة. يعتمد هذا الطول الموجي المميز على درجة حرارة الجسم. لذا ، كلما كان الجسم أكثر سخونة ، كلما كان طول الموجة أقصر ، وكلما كان الجسم أكثر برودة ، كلما زاد طول الموجة. بالنسبة للشمس ، التي تبلغ درجة حرارتها 7000 درجة ، سيكون لديك ذروة طول موجة يخرج في البصري ، وهذا بالطبع سبب ضبط أعيننا على البصري ، لأننا نعيش بالقرب من الشمس. ولكن مع برودة المواد ، يصبح الطول الموجي لهذا الإشعاع أطول وأطول ، وعندما تصل إلى درجة حرارة مميزة تبلغ 100 درجة فوق Absolute Zero ، فإن طول الموجة الذروة هذا يخرج إلى حد ما في الأشعة تحت الحمراء البعيدة أو دون المليمتر. لذا ، فإن الطول الموجي بترتيب 100 ميكرون ، أو أطول قليلاً من ذلك ، مما يضعه في نطاق مقياس الملوحة.
فريزر: وإذا تمكنت من تبديل عيني واستبدالها بمجموعة من عدادات قياس ما دون المتر ، فما الذي يمكنني رؤيته إذا نظرت إلى السماء؟
Ho: بالطبع ، ستظل السماء باردة جدًا ، لكنك ستبدأ في التقاط الكثير من الأشياء الباردة إلى حد ما التي لن تراها في العالم البصري. أشياء مثل المواد التي تدور حول نجم باردة ، بترتيب 100 كلفن ؛ جيوب من الغاز الجزيئي حيث تتشكل النجوم - ستكون أبرد من 100 كلفن أو في الكون المبكر البعيد جدًا عندما يتم تجميع المجرات لأول مرة ، تكون هذه المادة أيضًا باردة جدًا ، والتي لن تتمكن من رؤيتها في العالم البصري ، التي قد تتمكن من رؤيتها في مقياس الملقط.
فريزر: ما هي الأدوات التي تستخدمها ، سواء هنا أو في الفضاء؟
Ho: هناك أدوات أرضية وفضائية. منذ 20 عامًا ، بدأ الناس في العمل في مقياس الميل ، وكان هناك عدد قليل من المقاريب التي بدأت تعمل في هذا الطول الموجي. يوجد في هاواي ، في ماونا كيا ، اثنان: واحد يسمى تلسكوب جيمس كلارك ماكسويل ، الذي يبلغ قطره حوالي 15 مترًا ، وأيضًا مرصد Caltech الفرعي ، الذي يبلغ قطره حوالي 10 أمتار. لقد قمنا ببناء مقياس التداخل ، وهو عبارة عن سلسلة من التلسكوبات التي تم تنسيقها للعمل كأداة واحدة فوق Mauna Kea. إذن ، 8 مقاريب من فئة 6 أمتار مرتبطة ببعضها البعض ويمكن تحريكها أو اقترابها من بعضها البعض إلى خط أساس أقصى ، أو فصل ، لنصف كيلومتر. لذا فإن هذه الأداة تحاكي تلسكوبًا كبيرًا جدًا ، بحجم نصف كيلومتر في أقصى حد له ، وبالتالي يحقق زاوية عالية جدًا من الدقة مقارنة بالتلسكوبات أحادية العنصر الموجودة.
فريزر: من الأسهل بكثير دمج الضوء من التلسكوبات الراديوية ، لذا أعتقد أن هذا هو سبب قدرتك على القيام بذلك؟
Ho: حسنًا ، تم استخدام تقنية مقياس التداخل في الراديو لبعض الوقت الآن ، لذلك قمنا بإتقان هذه التقنية بشكل جيد إلى حد ما. بالطبع ، في الأشعة تحت الحمراء والبصرية ، بدأ الناس أيضًا في العمل بهذه الطريقة ، يعملون على مقاييس التداخل. في الأساس ، من خلال الجمع بين الإشعاع ، عليك تتبع مرحلة مقدمة الإشعاع القادمة. عادةً ما أشرح ذلك كما لو كان لديك مرآة كبيرة جدًا وكسرها حتى تتمكن من حجز بضع قطع من المرآة ، ثم تريد إعادة بناء المعلومات من تلك القطع القليلة من المرآة ، هناك بعض الأشياء التي عليك القيام بها. أولاً ، يجب أن تكون قادرًا على الحفاظ على محاذاة قطع المرآة ، بالنسبة لبعضها البعض ، تمامًا كما كانت عندما كانت مرآة كاملة. وثانيًا ، أن تكون قادرًا على تصحيح العيب ، من حقيقة أن هناك الكثير من المعلومات المفقودة مع العديد من قطع المرآة غير الموجودة ، وأنت تأخذ عينات قليلة فقط. لكن هذه التقنية المعينة تسمى تركيب الفتحة ، وهي صنع تلسكوب ذي فتحة كبيرة جدًا باستخدام قطع صغيرة ، بالطبع ، هو إنتاج عمل حائز على جائزة نوبل بواسطة Ryle و Hewish قبل بضع سنوات.
فريزر: ما هي الأدوات التي سيتم تطويرها في المستقبل للاستفادة من هذا الطول الموجي؟
Ho: بعد بناء التلسكوبات الخاصة بنا ، ونحن نعمل ، سيكون هناك أداة أكبر يتم إنشاؤها الآن في تشيلي تسمى Atacama Large Millimeter Array (ALMA) ، والتي ستتألف من العديد من التلسكوبات والفتحات الأكبر ، والتي ستكون أكثر حساسية من أداتنا الرائدة. لكن آمل أن تبدأ أداتنا في اكتشاف علامات وطبيعة العالم في الطول الموجي للموجة دون أن تأتي الآلات الأكبر لتكون قادرة على المتابعة والقيام بعمل أكثر حساسية.
فريزر: إلى أي مدى يمكن لهذه الأدوات الجديدة أن تبدو؟ ما الذي يمكنهم رؤيته؟
Ho: إن أحد أهداف انضباطنا لعلم الفلك دون المليمتر هو النظر في الزمن إلى الوراء في أقرب جزء من الكون. كما ذكرت سابقًا ، في المرحلة المبكرة من الكون ، عندما كانت تشكل المجرات ، فإنها تميل إلى أن تكون أكثر برودة في المراحل المبكرة عندما يتم تجميع المجرات ، ونعتقد أنها ستشع بشكل أساسي في مقياس الميلميتر. ويمكنك رؤيتها ، على سبيل المثال ، باستخدام تلسكوب JCM على ماونا كيا. يمكنك أن ترى بعضًا من الكون المبكر ، وهي مجرات ذات انزياح كبير للغاية ؛ هذه ليست مرئية في البصري ، ولكنها مرئية في مقياس الميل ، وسيكون هذا الصفيف قادرًا على تصويرها ، وتحديد موقعها بشكل نشط جدًا حول مكان وجودها في السماء حتى نتمكن من دراستها بشكل أكبر. هذه المجرات المبكرة جدًا ، هذه التكوينات المبكرة ، نعتقد أنها في انزياحات حمراء عالية جدًا - نعطي هذا الرقم Z ، وهو انزياح أحمر من 6 ، 7 ، 8 - في وقت مبكر جدًا من تكوين الكون ، لذلك ننظر إلى الوراء ربما إلى 10 ٪ في الوقت الذي كان الكون يتم فيه تجميعه.
فريزر: سؤالي الأخير لك ... سيحدث Deep Impact في غضون أسابيع قليلة. هل ستراقب المراصد هذا أيضًا؟
Ho: نعم ، بالطبع. التأثير العميق هو بالفعل شيء يهمنا. بالنسبة لأداتنا ، كنا ندرس أجسامًا من نوع النظام الشمسي ، وهذا لا يشمل فقط الكواكب ، ولكن أيضًا المذنبات عند اقترابها أو تأثيرها ، نتوقع رؤية المواد تنطلق ، والتي يجب أن نكون قادرين على تتبعها في مقياس الملقط لأننا لن ننظر فقط في انبعاثات الغبار ، ولكننا سنتمكن من مشاهدة الخطوط الطيفية للغازات التي تخرج. لذلك ، نحن نتوقع أن نكون قادرين على تحويل انتباهنا إلى هذا الحدث ، وأن نصوره أيضًا.
بول هو عالم فلك بمركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في كامبريدج ، ماساتشوستس.
