Οι αστρονόμοι συνδέουν 64 τηλεσκόπια για να παρατηρήσουν τη δομή του σύμπαντος

Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων συνδύασε για πρώτη φορά τη δύναμη 64 πιάτων ραδιοτηλεσκοπίου για να ανιχνεύσει αμυδρά σήματα ουδέτερου αερίου υδρογόνου σε κοσμικές κλίμακες.

Το κατόρθωμα επιτεύχθηκε χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο MeerKAT με έδρα τη Νότια Αφρική, έναν πρόδρομο του μεγαλύτερου ραδιοπαρατηρητηρίου στον κόσμο, του SKA Observatory (SKAO), το οποίο θα διερευνήσει το σύμπαν με λεπτομέρεια χωρίς προηγούμενο.

Πρωταρχικός στόχος του ΣΚΑΟ είναι να κατανοήσει την εξέλιξη και το περιεχόμενο του σύμπαντος μαζί με τους μηχανισμούς που οδηγούν την επιταχυνόμενη διαστολή του. Ένας τρόπος για να επιτευχθεί αυτό είναι παρατηρώντας τη δομή του σύμπαντος στη μεγαλύτερη κλίμακα. Σε αυτές τις κλίμακες, ολόκληροι γαλαξίες μπορούν να θεωρηθούν ως μεμονωμένα σημεία και η ανάλυση της κατανομής τους αποκαλύπτει ενδείξεις για τη φύση της βαρύτητας και μυστηριώδη φαινόμενα όπως π.χ. σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια.

Τα ραδιοτηλεσκόπια είναι ένα εξαιρετικό εργαλείο για αυτό, καθώς μπορούν να ανιχνεύσουν ακτινοβολία σε μήκη κύματος 21 cm που προκαλείται από ουδέτερο υδρογόνο, το πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν. Αναλύοντας τρισδιάστατους χάρτες υδρογόνου που εκτείνονται σε εκατομμύρια έτη φωτός, διερευνούμε τη συνολική κατανομή της ύλης στο σύμπαν.

Η SKAO, η οποία έχει την έδρα της στην Jodrell Bank, Cheshire, βρίσκεται υπό κατασκευή. Ωστόσο, υπάρχουν ήδη τηλεσκόπια Pathfinder, όπως το MeerKAT Array 64, που καθοδηγούν το σχεδιασμό τους. Με έδρα την έρημο Karoo και το οποίο λειτουργεί από το Νοτιοαφρικανικό Ραδιοαστρονομικό Παρατηρητήριο (Sarao), το Meerkat θα γίνει τελικά μέρος του πλήρους SKAO.

Το MeerKAT και το SKAO θα λειτουργήσουν ουσιαστικά ως συμβολόμετρα, συνδυάζοντας τη συστοιχία πιάτων ως ένα ενιαίο γιγάντιο τηλεσκόπιο ικανό να απεικονίζει μακρινά αντικείμενα με υψηλή ανάλυση. «Ωστόσο, το συμβολόμετρο δεν θα είναι αρκετά ευαίσθητο στις μεγαλύτερες, πιο συναρπαστικές κλίμακες για τους κοσμολόγους που μελετούν το σύμπαν», εξήγησε ο συν-επικεφαλής της νέας ερευνητικής εργασίας, Stephen Cannington. «Επομένως, αντ’ αυτού, χρησιμοποιούμε τη συστοιχία ως μια ομάδα 64 μεμονωμένων τηλεσκοπίων που τους επιτρέπουν να χαρτογραφήσουν τους γιγάντιους όγκους του ουρανού που απαιτούνται για την κοσμολογία».

Η μέθοδος λειτουργίας ενός πιάτου προκλήθηκε από μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Δυτικού Ακρωτηρίου, με αρκετές παρατηρήσεις που έχουν ήδη γίνει χρησιμοποιώντας το MeerKAT. Αυτό το φιλόδοξο έργο περιλαμβάνει πολλά άλλα ιδρύματα που εκτείνονται σε τέσσερις ηπείρους. Σε νέα έρευνα που κυκλοφόρησε από το arXiv και υποβλήθηκε για δημοσίευση, μια ομάδα που περιλαμβάνει αστρονόμους από το Manchester Cannington, τη Laura Walls και τον Keith Gring έκανε την πρώτη κοσμική ανακάλυψη χρησιμοποιώντας την τεχνολογία ενός πιάτου.

Η νέα ανακάλυψη είναι ένα κοινό μοτίβο συγκέντρωσης μεταξύ των χαρτών MeerKAT και των θέσεων των γαλαξιών που καθορίζονται από το Αγγλο-Αυστραλιανό Οπτικό Τηλεσκόπιο. Δεδομένου ότι αυτοί οι γαλαξίες είναι γνωστό ότι παρακολουθούν τη συνολική ύλη του σύμπαντος, η ισχυρή στατιστική συσχέτιση μεταξύ ραδιοχαρτών και γαλαξιών δείχνει ότι το τηλεσκόπιο MeerKAT ανιχνεύει μια μεγάλης κλίμακας κοσμική δομή. Αυτή είναι η πρώτη φορά που αυτή η ανακάλυψη γίνεται χρησιμοποιώντας μια συστοιχία πολλαπλών πλακών που λειτουργεί ως μεμονωμένα τηλεσκόπια. Όλο το ΣΚΑΟ θα βασιστεί σε αυτήν την τεχνολογία, και ως εκ τούτου αυτό αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό ορόσημο στον οδικό χάρτη για την κατάσταση της κοσμολογίας με τον ΣΚΑΟ.

“Αυτή η ανακάλυψη έγινε χρησιμοποιώντας μόνο ένα μικρό αριθμό δεδομένων πιλοτικής έρευνας”, αποκάλυψε ο Cunnington. «Είναι ενθαρρυντικό να φανταζόμαστε τι θα επιτευχθεί καθώς η MeerKAT συνεχίζει να κάνει ολοένα και μεγαλύτερες παρατηρήσεις».

“Έχω εργαστεί για πολλά χρόνια για να προβλέψω τις μελλοντικές δυνατότητες του ΣΚΑΟ. Το να φτάσουμε τώρα σε ένα σημείο όπου αναπτύσσουμε τα εργαλεία που χρειαζόμαστε και αποδεικνύουμε την επιτυχία τους με πραγματικά δεδομένα είναι πολύ συναρπαστικό. Και αυτή είναι μόνο η αρχή αυτού που ελπίζουμε ότι θα είναι μια συνεχής επίδειξη αποτελεσμάτων που προάγουν την κατανόησή μας Σύμπαν. ”