ردیابی امواج اسرارآمیز و انرژی تاریک با تلسکوپ جدید

به گزارش ایسنا و به نقل از اسپیس، آفریقای جنوبی یکی از مهمترین مراکز نجوم رادیویی در جهان است. در حال حاضر یک تلسکوپ جدید معرفی شده است که در سایت SKA آفریقای جنوبی در شهر کارو(Karoo) ساخته خواهد شد.

پروژه "شدت هیدروژن و تجزیه و تحلیل در زمان واقعی"(HIRAX) یک همکاری بین‌المللی است که توسط دانشمندان دانشگاه کوازولو-ناتال(KwaZulu-Natal) هدایت می‌شود.

پروفسور "کاویلان مودلی" رهبر این پروژه در مورد اینکه "هیراکس" چه کار می‌کند و چگونه، گفت: این تلسکوپ یک مجموعه از 1024 تداخل‌سنج(interferometer) با دیش‌های شش متری است. تداخل‌سنج‌ها واقعا جالب هستند، زیرا آنها سیگنال‌های بسیاری از تلسکوپ‌ها را برای نمایش یک تلسکوپ بزرگ‌تر ترکیب می‌کنند.

تداخل سنجی دانش ترکیب دو یا چند موج است به نحوی که با بررسی موج حاصل از این ترکیب بتوان اطلاعاتی در مورد موج‌های ورودی بدست آورد. ابزاری که برای تداخل امواج بکار می‌رود "تداخل‌سنج" نامیده می‌شود.

تداخل‌سنجی روشی مهم برای تحقیق در زمینه‌های اخترشناسی، اندازه‌گیری ، فیزیک نور، فیزیک هسته‌ای، فیزیک ذرات، فیزیک پلاسما، فیبر نوری، زمین شناسی، زلزله شناسی، اقیانوس‌سنجی، مکانیک کوانتومی و سنجش از راه دور است.

هیراکس دارای دو هدف علمی اصلی است: مطالعه تکامل انرژی تاریک با ردیابی گاز هیدروژن خنثی در کهکشان‌ها و شناسایی و مشخص کردن محل فلاش‌های رادیویی اسرار آمیز به نام انفجارهای سریع رادیویی.

انرژی تاریک یک نیروی مرموز است که باعث انبساط و رشد سریع جهان ما شده است. هیراکس می‌تواند آن را با استفاده از یک خط‌کش کیهانی منحصر به فرد ارائه شده توسط طبیعت به نام نوسانات آکوستیک باریون مطالعه کند.

انرژی تاریک در آغازین لحظه‌های جهان که مثل یک سوپ داغ و متراکم از ذرات و نور بوده، تولید شده است. بی‌نظمی‌های کوچک باعث ایجاد امواج صوتی در این سوپ شده است.

این امواج تا زمانی که ماده و نور از هم جدا می‌شوند، ماده را حمل می‌کنند و آن را در یک الگوی بسیار خاص توزیع می‌کنند.

گاز خنثی هیدروژن یک نشانگر بزرگ از توزیع ماده جهان است. این هیدروژن خنثی سیگنال را در فرکانس 1420 مگاهرتز منتشر می‌کند که در محدوده فرکانس‌های استفاده شده توسط شبکه‌های تلفن همراه و کانال‌های تلویزیونی UHF است. سیگنال به همان اندازه که جهان گسترش می‌یابد، به فرکانس پایین‌تر کشیده می‌شود.

هیراکس بین 400 تا 800 مگاهرتز عمل می‌کند و به این ترتیب، هیدروژن خنثی موجود در جهان را بین هفت تا 11 میلیارد سال پیش نشان می‌دهد.

مطالعه ویژگی‌های انرژی تاریک در آن زمان، امکان تجزیه و تحلیل خواص آن را فراهم می‌کند، زیرا این بازه زمانی یک زمان حیاتی است، چرا که انرژی تاریک جزء اصلی جهان و باعث گسترش آن شده است.

نقطه تمرکز دوم این تلسکوپ جدید بر روی چشمک‌های مرئی، درخشان و میلی‌ثانیه‌ای است که دانشمندان آنها را انفجارهای سریع رادیویی می‌نامند.

دانشمندان نمی‌دانند چه چیزی باعث این انفجارها می‌شود. همچنین شناسایی و تعیین محل آنها دشوار است، زیرا وقوع آنها خیلی کوتاه است و اکثر تلسکوپ‌ها تنها یک منطقه کوچک از آسمان را رصد می‌کنند.

اما میدان دید وسیع "هیراکس" به آن امکان می‌دهد بخش‌های زیادی از آسمان را مشاهده کند. به طوری که هنگامی که چشمک زدن‌ها اتفاق بیافتد، احتمال بیشتری برای دیدن آنها وجود خواهد داشت.

دانشمندان انتظار دارند که این تلسکوپ روزی 12 تا از این انفجارها را رصد کند. باید توجه داشت که تاکنون تنها چند عدد از آنها مشاهده شده است.

همچنین هیراکس به لطف دیش‌ها، توانایی منحصر به فرد این را دارد که قادر به کشف دقیق جایی در آسمان است که این انفجار سریع رادیویی رخ می‌دهد.

انتظار می‌رود هیراکس مقادیر زیادی از داده‌ها را با سرعت حدود 6.5 ترابیت بر ثانیه جمع آوری کند. این رقم، قابل مقایسه با تمام پهنای باند بین‌المللی آفریقا است. برای این کار، هیراکس نیاز به طراحی و ساخت دیش‌های با دقت بالا، گیرنده‌ها و سایر ابزار دارد.

سپس تیم باید روش‌های هوشمندانه برای فشرده سازی، ذخیره و تجزیه و تحلیل این داده‌ها توسعه دهد که این کار به سخت افزار و نرم افزارهای پردازش داده‌های بزرگ نیاز دارد.

هیراکس همچنین به آموزش نسل بعدی دانشمندان در SKA کمک خواهد کرد. دانشجویانی که در این پروژه کار می‌کنند، تمام جنبه‌های تلسکوپ، از مهندسی تا نجوم را آموزش می‌بینند. دانشجویانی که سخت افزار تولید می‌کنند نیز در تجزیه و تحلیل داده‌ها شرکت می‌کنند که محیط ویژه‌ای برای آموزش و پرورش متخصصان اخترشناسی رادیویی فراهم می‌کند.