Mileura Widefield Array - Demonstrator med låg frekvens tilldelades 4,9 miljoner dollar i finansiering från National Science Foundation denna vecka. Observatoriet kommer att titta tillbaka till det tidigaste universum, då det bara fanns mörkt material och primordial väte. Den borde kunna se de första fläckarna med högre densitet, eftersom denna gas dras samman för att bilda de första stjärnorna och galaxerna.
Ett nytt teleskop som hjälper till att förstå det tidiga universum närmar sig fullskalig konstruktion tack vare en pris på 4,9 miljoner dollar från National Science Foundation till ett amerikansk konsortium ledat av MIT.
Mileura Widefield Array - Low Frequency Demonstrator (LFD), som byggs i Australien av USA och australiska partners, kommer också att göra det möjligt för forskare att bättre förutsäga solbrister av överhettad gas som kan spela kaos med satelliter, kommunikationslänkar och elnät . Till stöd för solobservationerna tilldelade flygvapenskontoret för vetenskaplig forskning också nyligen en $ 0,3 miljoner utmärkelsen till MIT för matrisutrustning.
”Utformningen av det nya teleskopet är tätt fokuserat på gränsexperiment inom astrofysik och heliosfärisk vetenskap. Vi planerar att utnyttja den enorma datorkraften hos moderna digitala elektroniska enheter och förvandla tusentals små, enkla, billiga antenner till en av de mest kraftfulla och unika astronomiska instrumenten i världen, ”sa Colin J. Lonsdale, projektledaren på MITs Haystack Observatorium.
LFD-medarbetare i USA är Haystack Observatory, MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research och Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Australiska partners inkluderar CSIRO Australia Telescope National Facility och ett australiskt universitetskonsortium under ledning av University of Melbourne, som inkluderar Australian National University, Curtin University of Technology och andra.
Första galaxen, första stjärnan
Strax efter Big Bang var universum ett nästan prestationslöst hav av mörk materia och gas. Hur bildades strukturer som vår galax från denna intetsägande enhetlighet? Med tiden tog gravitationen kondensationer av materia långsamt, vilket skapade fläckar med högre och lägre densitet. Vid någon tidpunkt koncentrerades tillräckligt med gas till ett tillräckligt litet utrymme att komplexa astrofysiska processer utlöste och de första stjärnorna föddes.
I princip kan vi se hur och när detta hände genom att titta till universums längsta räckvidd, för när vi tittar på större avstånd ser vi också tillbaka i tiden. Att hitta dessa första stjärnor och de ursprungliga galaxerna inom vilka de antände är ett primärt uppdrag för LFD.
Hur kommer teleskopet att uppnå detta?
Det visar sig att väte, som utgör det mesta av det vanliga ämnet i det tidiga universum, effektivt avger och absorberar radiovågor. Det är dessa radiovågor, utsträckta av universums expansion, som kan detekteras, mätas och analyseras med det nya teleskopet. Genom att upptäcka fluktuationerna i ljusstyrka över breda himmelsträng vid dessa våglängder kan vi upptäcka vätgasens tillstånd när universum var en liten bråkdel av dess nuvarande ålder.
"Radioastronomiska teleskoper som arbetar med låg frekvens ger en möjlighet att bevittna bildandet av de första stjärnorna, galaxerna och kluster av galaxer och testa våra teorier om strukturens ursprung," sade Jacqueline Hewitt, chef för MIT Kavli Institute och en professor i fysik. Hon tillade att "direkt observation av denna tidiga epok av strukturbildning är utan tvekan en av de viktigaste mätningarna i astrofysisk kosmologi som fortfarande ska göras."
Professor Rachel Webster vid University of Melbourne sade: ”Vi hoppas också att se sfäriska hål skapade av tidiga kvasarer [aktiva kärnor av galaxer] i en smidig fördelning av primordial väte. Dessa kommer att visas som små mörka fläckar där kvasarstrålningen har delat upp väte i protoner och elektron. "
Förstå "rymdväder"
Ibland blir solen våldsam. Stora brister med överhettad gas, eller plasma, kastas ut i interplanetens rymd och rasar utåt på en kollisionskurs med jorden. Dessa så kallade "koronala massutsprutningar" och blossarna som de är förknippade med, ansvarar för polarljusshows som kallas auroror. De kan emellertid också spela förödelse med satelliter, kommunikationslänkar och elnät och kan äventyra astronauter.
Påverkan av dessa plasmautkast kan förutsägas, men inte särskilt bra. Ibland avböjs det utkastade materialet av jordens magnetfält och jorden är skärmad. Vid andra tillfällen misslyckas skölden och det kan uppstå omfattande skador. Skillnaden beror på de magnetiska egenskaperna hos plasma.
För att förbättra förutsägelserna och tillhandahålla tillförlitlig förvarning om negativt rymdväder måste forskare mäta magnetfältet som genomsyrar materialet. Hittills har det inte funnits något sätt att göra den mätningen förrän materialet är nära Jorden.
LFD lovar att ändra det. Teleskopet ser tusentals ljusa radiokällor. Plasman som matas ut från solen förändrar källans radiovågor när de passerar genom, men på ett sätt som beror på magnetfältets styrka och riktning. Genom att analysera dessa förändringar kommer forskarna äntligen kunna dra av de viktiga magnetfältegenskaperna för utsprång i koronalmassa.
"Detta är den mest avgörande mätningen som görs till stöd för vårt nationella rymdväderprogram, eftersom det skulle ge förhandsmeddelande om rymdväderpåverkan på jorden långt före tidpunkten för påverkan av plasmasprängningen," säger Joseph Salah, chef från Haystack Observatory.
Teleskopet
LFD kommer att vara en matris med 500 antennplattor som är utspridda över ett område på 1,5 kilometer, eller nästan en mil, i diameter. Varje kakel är cirka 20 fot kvadratisk och består av 16 enkla och billiga dipolantenner, fixerade på marken och stirrar rakt upp.
Stora konventionella teleskop kännetecknas av enorma konkava skivor som välter och lutar för att fokusera på specifika himmelområden. Tack vare modern digital elektronik kan LFD-plattorna också ”styras” i valfri riktning - men inga rörliga delar krävs. Snarare samlas signalerna eller data från varje liten antenn samman och analyseras av kraftfulla datorer. Genom att kombinera signalerna på olika sätt kan datorerna effektivt "peka" teleskopet i olika riktningar.
"Modern digital signalbehandling, som möjliggörs av tekniska framsteg, förvandlar radioastronomi," sa Lincoln J. Greenhill från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Detta koncept har testats på den föreslagna radioastronomiparken i Mileura i västra Australien med tre prototypplattor ”kärleksfullt förbundna för hand” av MIT och australiensiska doktorander och forskare, sade Hewitt. ”Plattorna fungerade mycket snyggt. Vi var ganska nöjda med dem. ”
Varför Mileura? LFD-teleskopet fungerar med samma radiovåglängder där FM-radio och TV-sändningar normalt finns. Så om den var placerad nära en livlig metropol, skulle signaler från den senare svänga radioviskarna från det djupa universum. Den planerade platsen på Mileura är emellertid exceptionellt ”radio tyst” och är också mycket tillgänglig.
Originalkälla: MIT News Release
