Kad jūs savām acīm ielūkojaties nakts debesīs vai caur teleskopu, jūs redzat Visumu redzamās gaismas spektrā. Un tas ir pārāk slikti, jo dažādi viļņu garumi ir labāki nekā citi, lai atklātu kosmosa noslēpumus. Tehnoloģija ļauj mums “redzēt” to, ko mūsu acis nevar, un instrumenti, kas atrodas uz Zemes un kosmosā, var atklāt šos dažāda veida starojumus. Submilimetru viļņa garums ir daļa no radiofrekvenču spektra, un tas mums sniedz ļoti labu skatu uz objektiem, kas ir ļoti auksti - tas ir lielākais daļa no Visuma. Pols Ho ir kopā ar Hārvarda-Smitsona astrofizikas centru un astronoms, kurš strādā submilimetru pasaulē. Viņš runā ar mani no Kembridžas, Masačūsetsā.
Klausieties interviju: Gatavojieties dziļajai ietekmei (4,8 MB)
Vai arī abonējiet Podcast: universetoday.com/audio.xml
Freizers Kains: Vai jūs varat man dot zināmu fona submilimetru spektru? Kur tas der?
Pols Ho: Formāli submilimetrs atrodas uz 1 milimetru un īsāka viļņa garuma. Tātad 1 milimetru viļņa garums frekvencē atbilst aptuveni 300 gigaherciem vai 3 × 10 ^ 14 herci. Tātad, tas ir ļoti īss viļņa garums. No tā līdz viļņa garumam aptuveni 300 mikronu jeb milimetru trešdaļas ir tas, ko mēs saucam par submilimetru diapazonu. Tas ir sava veida tas, ko mēs saucam par atmosfēras loga galu, ciktāl tas attiecas uz radio, jo īsāki, apmēram par trešdaļu milimetru, debesis atmosfēras dēļ būtībā kļūst necaurspīdīgas.
Freizers: Tātad, tie ir radioviļņi, piemēram, tie, ko klausāties radio, bet daudz īsāki - neko tādu, ko es varētu uzņemt savā FM radio. Kāpēc tie ir piemēroti, lai skatītu Visumu tur, kur auksts?
Ho: Jebkurš objekts, kuru mēs zinām vai redzam, parasti izstaro enerģijas izkliedi, kas raksturo materiālus, par kuriem mēs runājam, tāpēc mēs to saucam par spektru. Un šim enerģijas spektram parasti ir maksimālais viļņa garums - vai viļņa garums, pie kura tiek izstarota lielākā enerģijas daļa. Šis raksturīgais viļņa garums ir atkarīgs no objekta temperatūras. Tātad, jo karstāks ir objekts, jo īsāks viļņa garums iznāk un jo vēsāks ir objekts, jo ilgāks viļņa garums iznāk. Saulei, kuras temperatūra ir 7000 grādi, jums vajadzētu būt maksimālajam viļņa garumam, kas iznāk optiskajā, kas, protams, ir iemesls, kāpēc mūsu acis ir noregulētas uz optisko, jo mēs dzīvojam netālu no Saules. Bet, materiālam atdziestot, šī starojuma viļņa garums kļūst garāks un garāks, un, kad jūs nokļūstat raksturīgā temperatūrā, kas ir teiksim 100 grādi virs absolūtās nulles, šis maksimālais viļņa garums izdalās tālu infrasarkanajā vai submilimetrā. Tātad, viļņa garums ir aptuveni 100 mikroni vai nedaudz garāks par to, kas liek to submilimetru diapazonā.
Freizers: Un ja es varētu izmainīt acis un aizstāt tās ar submilimetra acu komplektu, ko es varētu redzēt, ja es paskatītos debesīs?
Ho: Protams, debesis joprojām būs diezgan vēsas, taču jūs sākat uzņemt daudz lietu, kas ir diezgan aukstas, ko jūs neredzētu optiskajā pasaulē. Lietas, piemēram, materiāli, kas virpuļo ap zvaigzni un ir forši, pēc pasūtījuma - 100 Kelvini; molekulārās gāzes kabatas, kur veidojas zvaigznes - tās būtu vēsākas par 100 K. Vai arī ļoti tālajā, agrīnajā Visumā, kad galaktikas tiek saliktas pirmo reizi, šis materiāls ir arī ļoti auksts, ko jūs nevarētu redzēt optiskajā pasaulē , ko jūs varētu redzēt apakšmilimetrā.
Freizers: Kādus instrumentus jūs izmantojat vai nu šeit, vai kosmosā?
Ho: Ir zemes un kosmosa instrumenti. Pirms 20 gadiem cilvēki sāka strādāt submilimetrā, un bija daži teleskopi, kas sāka darboties šajā viļņa garumā. Havaju salās, uz Mauna Kea, ir divi: viens, ko sauc par Džeimsa ierēdņa Maksvela teleskopu, kura diametrs ir aptuveni 15 metri, un arī Caltech Submillimeter Observatory, kura diametrs ir aptuveni 10 metri. Mēs esam uzbūvējuši interferometru, kas ir teleskopu sērija, kas ir koordinēta darbībai kā viens instruments virs Mauna Kea. Tātad 8 6 metru klases teleskopi, kas ir savstarpēji savienoti un kurus var pārvietot viens no otra vai tuvāk, līdz maksimālajai bāzes līnijai vai attālumam ir puskilometrs. Tātad šis instruments simulē ļoti lielu teleskopu, kura maksimālais lielums ir puskilometrs, un tādējādi sasniedz ļoti lielu izšķirtspējas leņķi salīdzinājumā ar esošajiem viena elementa teleskopiem.
Freizers: Ir daudz vieglāk apvienot radioteleskopu gaismu, tāpēc domāju, ka tieši tāpēc jūs to varat izdarīt?
Ho: Nu, interferometra paņēmiens radio tiek izmantots jau labu laiku, tāpēc mēs šo tehniku esam diezgan labi pilnveidojuši. Protams, infrasarkanā un optiskā jomā cilvēki arī sāk darboties šādā veidā, strādājot pie interferometriem. Parasti, apvienojot starojumu, ir jāseko līdzi ienākošā starojuma fāzes priekšpusei. Parasti es to izskaidroju tā, it kā jums būtu ļoti liels spogulis un to salauztu, tāpēc jūs vienkārši rezervējat dažus spoguļa gabalus, un tad jūs vēlaties rekonstruēt informāciju no šiem dažiem spoguļa gabaliem, ir dažas lietas, kas jums jādara. Pirmkārt, jums ir jāspēj turēt spoguļa gabalus izlīdzinātus attiecībā pret otru, tāpat kā tas bija, kad tas bija viens vesels spogulis. Un, otrkārt, lai varētu labot defektu, ņemot vērā faktu, ka trūkst informācijas ar tik daudziem spoguļa elementiem, kuru tur nav, un jūs paraugojat tikai dažus gabalus. Bet šī konkrētā tehnika, ko sauc par apertūras sintēzi, kuras mērķis ir ļoti maza diafragmas apertūras atvēruma teleskopa izgatavošana, izmantojot mazus gabaliņus, protams, ir Rīla un Heviša Nobela prēmijas ieguves darbs pirms dažiem gadiem.
Freizers: Kādus instrumentus nākotnē izstrādās, lai izmantotu šī viļņa garumu?
Ho: Pēc tam, kad mūsu teleskopi būs uzbūvēti un mēs strādāsim, būs vēl lielāks instruments, kas tagad tiek būvēts Čīlē, ar nosaukumu Atacama Large Millimeter Array (ALMA), kas sastāvēs no vēl daudziem teleskopiem un lielākām atverēm, kas būs daudz jutīgāks nekā mūsu novatoriskais instruments. Bet, cerams, ka mūsu instruments sāks atklāt zīmes un pasaules dabu submilimetra viļņa garumā, pirms lielākie instrumenti nāks, lai varētu sekot līdzi un veikt jutīgāku darbu.
Freizers: Cik tālu šie jaunie instrumenti spēs meklēt? Ko viņi varēja redzēt?
Ho: Viens no submilimetru astronomijas disciplīnas mērķiem ir laicīgs atskats Visuma agrākajā daļā. Kā jau minēju iepriekš, Visuma agrīnajā stadijā, kad tā veidoja galaktikas, agrīnās fāzēs, kad tika montētas galaktikas, tām parasti ir daudz vēsāks, un, mēs domājam, tas izstaros, galvenokārt, submilimetrā. Un jūs varat tos redzēt, piemēram, izmantojot JCM teleskopu Mauna Kea. Jūs varat redzēt dažus no agrīnajiem Visumiem, kas ir ļoti izteikti sarkanās galaktikas; tie nav redzami optiskajā, bet tie ir redzami submilimetrā, un šis masīvs spēs tos attēlot un ļoti aktīvi noteikt, kur tie atrodas debesīs, lai mēs varētu tos tālāk izpētīt. Šīs ļoti agrīnās galaktikas, šie agrīnie formējumi, mūsuprāt, ir ar ļoti lielu sarkano nobīdi - mēs piešķiram šo skaitli Z, kas ir sarkanā nobīde 6, 7, 8 - ļoti agrīnā Visuma veidošanās sākumā, tāpēc atskatoties uz varbūt 10% laika, kad tika salikts Visums.
Freizers: Mans pēdējais jautājums jums ... Deep Impact parādīsies pēc dažām nedēļām. Vai jūsu observatorijas to vēro arī?
Ho: Ak jā, protams. Dziļā trieciens patiešām ir kaut kas, kas mums interesē. Savam instrumentam mēs esam pētījuši Saules sistēmas tipa ķermeņus, un tas attiecas ne tikai uz planētām, bet arī uz komētām, kad tās tuvojas vai saskaras, mēs sagaidām materiālu aizbēgt, ko mums vajadzētu spēt izsekot submilimetrā, jo mēs apskatīsim ne tikai putekļu izmešus, bet arī varēsim novērot izplūstošo gāzu spektrālās līnijas. Tāpēc mēs gaidām, ka varēsim pievērst uzmanību šim notikumam un to arī attēlot.
Pols Ho ir astronoms Hārvarda-Smitsona astrofizikas centrā Kembridžā, Masačūsetsā.
