Радиоастрономия — Мир Знаний

Радиоастрономия

В 1965 году Джоселин Белл (род. в 1943 году) присоединилась к строительству радиотелескопа в Кембриджской обсерватории. К концу 1967 года он начал работу, и Белл смогла приступить к анализу 30 метров бумажных данных, поступавших ежедневно.

Неожиданно выделился сигнал всего на 2,5 см бумаги — он вспыхнул, как маяк. Неужели это инопланетяне пытались выйти на связь? Обозначенный как LGM-1 (Little Green Men — «зеленые человечки»), этот сигнал стал новейшей астрономической загадкой, которая возникла на заре становления новой науки — радиоастрономии.

КАРТЫ РАДИОИЗЛУЧЕНИЙ

ШУМНЫЙ МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ

История начинается в 1933 году, когда Карл Янский из компании Bell Telephone Laboratories в штате Нью-Джерси изучал помехи в работе коротковолнового радиотелефона фирмы. Его домашняя радиопеленгаторная антенна обнаружила один источник таких помех — грозы. Но были еще какие-то загадочные помехи, поступавшие из внешнего космоса.

Янский нашел источник помех в сердце Млечного Пути. Он опубликовал статьи о своем открытии в журнале Proceedings of the Institute of Radio Engineers в 1933 и 1935 годах. Большинство ученых пропустило его открытие, кроме радиоинженеpa Гроута Ребера из Уитона, штат Иллинойс. Не сумев устроиться на работу в компанию Bell, Ребер начал собственное исследование.

КАРТЫ РАДИОИЗЛУЧЕНИЙ

В 1937 году Ребер построил радиорефлектор диаметром 9,4 м на заднем дворе своего дома и направил его на небо, откуда стал получать радиосигналы из созвездий Большой Пес, Кассиопея, Телец, Лебедь и Корма. Ребер впоследствии строил новые рефлекторы и занимался картированием местоположения источников радиосигнала на разных частотах. Результаты работы он опубликовал в 1940 году в журнале Astrophysical Journal.

Ребер сделал другое важное открытие: облака межзвездной пыли, которые скрывают некоторые участки космоса от оптических телескопов, невидимы для радиоволн, а радиоастрономия позволяет составить карту всей Галактики.

К 1944 году он сделал радиокарту всего Млечного Пути, доказав, что это спиральная галактика. Кроме того, Ребер понял, что и Солнце излучает радиоволны, правда, он был не первым.

Во время Второй мировой войны военные исследования по обнаружению цели и определению дальности до нее с помощью радиоволн (радиолокация с помошью радаров) привели к буму в астрономии. В 1942 году офицер британской армии Джеймс Хей (1909-2000) из НИИ средств дальней связи заметил, что помехи совпадали с восходом солнца, по этому он идентифицировал в качестве их источника солнечную вспышку.

Физика Бернарда Лавелла (1913-2012) интересовало, может ли радио помочь в его астрономических исследованиях уже в мирное время. Вернувшись в Манчестерский университет в 1945 году, Лавелл получил две радарные системы и разместил их в поле вблизи Джодрелл-Бэнкской радиоастрономической обсерватории («Джодрелл-Бэнк») в Чешире. Там он изучал метеоры и кометы и доказал, что метеоры рождаются в пределах Солнечной системы.

«ДЖОДРЕЛЛ-БЭНК»

Осознав, что для работы ему требуется более мощная система, Лавелл начал 10-летнюю кампанию по строительству радиотелескопа диаметром 76 м, которая финансировалась из частных пожертвований и государственных грантов. Радиотелескоп Лавелла, построенный наконец в 1957 году в «Джодрелл-Бэнк», стал крупнейшим в мире. Ему суждено было сразу же доказать свою состоятельность, поскольку именно этот телескоп первым отслеживал запущенный в СССР первый в мире искусственный спутник Земли.

В Австралии пионером радиоастрономии стал бывший офицер ВМС Джон Болтон (1922-1993). Он первым обнаружил радиогалактики — источники радиосигнала, находящиеся за пределами Млечного Пути.

Мартин Райл (1918-1984) и Энтони Хьюиш (род. в 1924 году) в 1950-х годах в Кембридже разработали революционную форму радиоастрономии. Радиоинтерферометрия совмещает сигналы, полученные от удаленных друг от друга радиотелескопов. Это усиливает их принимающую площадь, позволяя точно определять источник радиоизлучения. Именно эта Кембриджская радиоастрономическая группа начала выпускать каталоги радиоисточников.

Радиогалактики и Квазары. Радиогалактики составляют две трети всех внегалактических источников радиосигналов, многие из них слишком тусклые и далекие, чтобы их можно было увидеть. Оставшиеся источники — это квазары. Первоначально считавшиеся тусклыми голубыми звездами, квазары оказались чрезвычайно яркими, но очень далекими (на расстоянии до 12 млрд световых лет) объектами, находящимися прямо на границе известного на сегодня космического пространства. Считается, что квазары — потоки видимой и невидимой электромагнитной радиации, излучаемой вихревой массой частиц, газа и другого космического материала, всасываемого супермассивными черными дырами.

ИДЕНТИФИКАЦИЯ СИГНАЛОВ

Большинство спиральных галактик, таких как Млечный Путь, излучает слабые радиосигналы. В то же время некоторые галактики неправильной формы испускают сигналы порой в миллион раз сильнее. Однако пятая часть всех радиосигналов, поступающих из космоса, остается неидентифицированной.

В 1960 году астрономы открыли мощные радиоисточники, которыми были звезды. Дальнейшие исследования обнаружили, что эти источники намного ярче и гораздо дальше. Их назвали квазарами, или квазизвездными объектами.

В Кембриджской обсерватории построили новый радиотелескоп специально для изучения квазаров. Когда Джоселин Белл, одна из сотрудниц в команде Хьюиша, начала изучать первые данные, она ждала сюрпризов, но была не готова к пульсирующему «инопланетному» сигналу.

Однако казавшийся искусственным сигнал имел вполне естественное объяснение, что выяснилось, когда астрофизик Томас Голд (1920-2004) описал, как такой сигнал может провоцировать быстро вращающаяся нейтронная звезда. Этот объект получил название пульсар.

В США слишком медлили и не понимали, как можно извлечь выгоду из работы Ребера, однако с учреждением Национальной радиоастрономической обсерватории в Западной Вирджинии дело начало развиваться.

Пульсар — это быстро вращающаяся нейтронная звезда, крутящаяся со скоростью до 600 оборотов в секунду. По мере вращения энергетические электроны спирально вращаются вокруг его мощного магнитного поля, создавая синхротронную радиацию, которая дает высоконаправленный луч радиоволн. Если этот луч проходит по Земле, он воспринимается как вспышка или импульс радиации — отсюда и название «пульсар». Яркие пульсары вспыхивают на всех волнах, включая видимый свет.

ОЧЕНЬ ДЛИННЫЙ И ОЧЕНЬ БОЛЬШОЙ

Крупнейшим проектом обсерватории была Сверхбольшая антенная решетка в городе Сокорро в штате Нью-Мексико. Проект включал 27 телескопов, каждый диаметром по 25 м. Они монтировались на рельсовые пути в форме буквы Y. При фокусировке на одном участке неба общая принимающая мощность была эквивалентна параболической антенне диаметром 36 км.

Ограничений к числу телескопов, которые можно связать друг с другом, и их удаленности нет. Система радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой связывает Сокорро с радиотелескопами в Европе, создавая параболическую антенну шириной в планету. В 1997 году сеть расширили, введя в нее космическую антенну, выпущенную на орбиту на борту японского спутника HALCA.

Теперь астрономы могут слышать эхо самых далеких областей космоса, которое начало свой путь еще в период детства нашей Вселенной.

Вам понравится

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Поделиться записью в соц. сетях