آنچه برای ساختن بزرگترین رصدخانه رادیو تلسکوپ جهان لازم است › مجله دانشگاهی متحد

رصدخانه رادیویی تلسکوپ SKA (آرایه کیلومتر مربع) – برنامه ریزی شده است که بزرگترین رصدخانه باشد تاسیسات نجوم رادیویی در این سیاره – ساخت و ساز پس از 30 سال در مراحل برنامه ریزی آغاز شد. این پروژه عظیم از دو تلسکوپ رادیویی یکی در آفریقای جنوبی و دیگری در استرالیا تشکیل شده است. این یک رصدخانه جهانی خواهد بود که با دو تلسکوپ در سه قاره عمل می کند.

SKAO یک مرکز داده بزرگ مبتنی بر نجوم رادیویی نسل بعدی است که هدف آن باز کردن قفل و تعمیق درک جهان و قوانین فیزیک بنیادی است. ساخت این تاسیسات عظیم رادیویی تنها مرحله اول طرح بزرگ است. دانشمندان امیدوارند با استفاده از SKOA اطلاعات بیشتری در مورد تشکیل ستاره های اولیه بیاموزند. چگونه تلسکوپ های رادیویی می توانند به آنها در مطالعه کمک کنند؟

تلسکوپ های رادیویی SKA

در اوایل دهه 2000 هزاره، راه طولانی همکاری بین دولت‌های استرالیا و آفریقای جنوبی برای رسیدن به این نقطه طی شده است. رصدخانه رادیویی تلسکوپ SKA احتمالا در چند سال آینده به بهره برداری می رسد. برخی از اپراتورهای علمی چندین سال زمان نیاز دارند تا آماده شوند. با این حال، پس از تکمیل، آرایه آماده است تا دیدی بسیار بزرگتر از هر تلسکوپ رادیویی قبل از آن به ستاره شناسان بدهد.

SKAO یک رصدخانه جهانی خواهد بود که با دو تلسکوپ در سه قاره عمل می کند. در حال حاضر 16 کشور از سراسر جهان در این پروژه مشارکت دارند. مشابه نحوه جمع‌آوری و تقویت نور توسط تلسکوپ‌های نوری برای تولید تصاویر دقیق، تلسکوپ‌های رادیویی امواج رادیویی را تقویت می‌کنند تا به اخترشناسان امکان تجزیه و تحلیل آنها را بدهد. امواج رادیویی می توانند اطلاعات بسیار بیشتری را در مورد ستارگان، کهکشان ها و سایر اجرام نجومی در اختیار دانشمندان قرار دهند که تنها با داده های بصری قابل مشاهده است.

مشخصات و کاربردها

رصدخانه رادیویی تلسکوپ SKA دو تسهیلات اصلی را ادغام خواهد کرد – رصدخانه رادیویی مورچیسون در استرالیای غربی و ذخیره‌گاه نجومی کارو در آفریقای جنوبی. رصدخانه رادیویی مورچیسون خانه تلسکوپ SKA1-LOW خواهد بود. این تلسکوپ برای رصد امواج رادیویی در محدوده 50 تا 350 مگاهرتز طراحی شده است.

هدف اصلی آن مشاهده دوره یونیزاسیون مجدد است، دوره ای در تاریخ کیهانی که برای اولین بار ستاره ها شکل گرفتند. برای دستیابی به این هدف، SKA1-LOW از ایستگاه های آنتن دوقطبی فازی در فاصله 65 کیلومتری تشکیل می شود. این پیکربندی بهینه برای نظارت بر امواج رادیویی با فرکانس پایین است.

ذخیره‌گاه نجومی Karoo میزبان SKA1-MID خواهد بود. طراحی این تلسکوپ به آن اجازه می دهد از گیرنده های رادیویی که می توانند فرکانس هایی تا 20 گیگاهرتز را دریافت کنند، پشتیبانی کند. برای دستیابی به این هدف، SKA1-MID از 197 آنتن در برد 100 کیلومتری استفاده خواهد کرد.

طیف وسیعی از فرکانس‌های موجود با این تلسکوپ به حوزه‌های مختلف علوم بنیادی می‌پردازد – از جمله بازسازی امواج گرانشی با استفاده از زمان‌بندی تپ اختر با دقت بالا. برد SKA1-MID آنقدر زیاد است که می تواند نشانه های حیات را در سیارات دیگر نیز جستجو کند.

چالش ها و جدول زمانی

ساخت این دو تلسکوپ در 5 دسامبر 2022 آغاز شد. اولین پروژه ساخت، آرایه اسمبلی 0.5 است که از شش ایستگاه آنتن SKA-LOW و چهار آنتن SKA-MID تشکیل شده است. ساخت و ساز باید تا اوایل سال 2024 تکمیل شود.

پس از اتمام کار بر روی آرایه اسمبلی 0.5، نصب آرایه مونتاژ 1 آغاز خواهد شد که شامل 18 ایستگاه SKA-LOW و هشت دیش SKA-MID خواهد بود. تا سال 2026 تکمیل خواهد شد. در اوایل سال 2027، آرایه اسمبلی 2 تکمیل خواهد شد که شامل 64 ایستگاه SKA-LOW و 64 دیش SKA-MID است.

انتظار می‌رود که تمامی تاسیسات – و همچنین تاسیسات عملیات علمی – تا سال‌های 2028-2029 آماده شوند. یکی از معایب اصلی تلسکوپ های رادیویی امکان تداخل رادیویی است. این باعث تار شدن تصاویر و محدود شدن تعداد امواج رادیویی قابل مشاهده می شود.

عوامل طبیعی تداخل رادیویی ایجاد می کنند، اما مهم ترین منابع هواپیما و سیستم های ماهواره ای هستند. ماهواره ها مشکلی دشوار برای تلسکوپ های رادیویی ایجاد می کنند، زیرا امواجی که از خود ساطع می کنند لایه ای از تداخل ایجاد می کنند که با اضافه کردن شرکت ها ضخیم تر می شود.

به ویژه، این تداخل به طور قابل توجهی بر SKA-MID تأثیر می گذارد، زیرا محدوده رصد آن تا 20 گیگاهرتز را پوشش می دهد – همان فرکانس یا نزدیک به فرکانسی که اکثر ماهواره ها در آن کار می کنند.

با این حال، اعضای رصدخانه SKA گفتند که آنها بیش از این چالش را تحمل می کنند.

هر دو تلسکوپ بودند ساخته شده در مکان های تعیین شده به عنوان مناطق آرام رادیویی ملی این سایت‌ها به تلسکوپ‌ها اجازه می‌دهند تا دامنه مشاهدات را به حداکثر برسانند و در عین حال تداخل رادیویی ماهواره‌ها و منابع دیگر را در نظر بگیرند. علاوه بر این، SKA-LOW و SKA-MID تضمین می‌کنند که تداخل رادیویی تولید شده توسط تلسکوپ‌ها کم است یا اصلاً وجود ندارد.

ساخت رصدخانه رادیویی تلسکوپ SKA ادامه دارد و آینده نجوم رادیویی روشن به نظر می رسد. بزرگترین و پیشرفته ترین رصدخانه رادیویی جهان آماده است تا به دانشمندان درک بهتری از جهان و نحوه عملکرد آن نسبت به قبل بدهد.

منابع.

Scaife، AMM (2020). تلسکوپ بزرگ، داده های بزرگ: به مقیاس اگزا با آرایه کیلومتر مربع. مقالات فلسفی انجمن سلطنتی A، 378 (2166)، 20190060. https://doi.org/10.1098/rsta.2019.0060

کاوش | SCAO. (n.d.). https://www.skao.int/en
نیوتن، ای. (2023، 28 مارس). خلقت جهان: اجرام فضایی چیست؟ انقلاب کرد. https://revolutionized.com/cosmic-objects/

کوپر، کی (2023). رصدخانه SKA (SKAO): راهنمای بزرگ ترین تلسکوپ های رادیویی جهان که به زودی ساخته می شوند. Space.com https://www.space.com/square-kilometer-array-observatory-skao#section-when-will-the-ska-telescopes-become-operational
فاست، جی. (2023). این تلسکوپ رادیویی با یک تهدید “بسیار نگران کننده” از سوی صورت های فلکی ماهواره ای مواجه است. اسپیس نیوز https://spacenews.com/radio-telescope-faces-extremely-concerning-threat-from-satellite-constellations/

اعتبار تصویر: SKAO. https://www.skao.int/en/media