Kada gledate u noćno nebo očima ili teleskopom, vidite Svemir u spektru vidljive svjetlosti. A to je previše loše jer su različite valne duljine bolje od drugih za otkrivanje misterija svemira. Tehnologija nam omogućuje da "vidimo" ono što naše oči ne mogu, a instrumenti ovdje na Zemlji i u svemiru mogu otkriti ove različite vrste zračenja. Submilimetarska valna duljina dio je radio spektra i daje nam vrlo dobar pregled objekata koji su vrlo hladni - to je većina Svemira. Paul Ho je s Harvard-Smithsonian Centrom za astrofiziku i astronom koji radi u svijetu submillimetra. Govori mi iz Cambridgea, Massachusetts.
Poslušajte intervju: Spremite se za Deep Impact (4,8 MB)
Ili se pretplatite na Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Možete li mi dati pozadinu u spektru submilimetra? Gdje se to uklapa?
Paul Ho: Submilimetar, formalno, ima valnu duljinu od 1 milimetra i kraći je. Dakle, 1 milimetarska valna duljina odgovara frekvenciji od oko 300 gigaherca ili 3 × 10 ^ 14 herca. Dakle, to je vrlo kratka valna duljina. Od toga do valne duljine od oko 300 mikrona, ili trećine milimetra, nazivamo podmilimetarski raspon. To je vrsta onoga što nazivamo kraj atmosferskog prozora što se tiče radija, jer kraće, oko trećine milimetra, nebo postaje bitno neprozirno zbog atmosfere.
Fraser: Dakle, to su radijski valovi, poput onoga što biste slušali na radiju, ali puno kraće - ništa što bih ikada mogao pokupiti na svom FM radiju. Zašto su dobri za gledanje Svemira tamo gdje je hladno?
Ho: Svaki objekt za koji znamo ili vidimo, obično zrači širenjem energije koja karakterizira materijale o kojima govorimo, pa tako nazivamo spektar. I ovaj energetski spektar obično ima vršnu valnu duljinu - ili valnu duljinu na koju zrači najveći dio energije. Ta karakteristična valna duljina ovisi o temperaturi objekta. Dakle, što je topliji objekt, to je kraća valna duljina, a što je hladniji objekt, to je veća duljina valne duljine. Za Sunce, koje ima temperaturu od 7000 stupnjeva, imali biste vršnu valnu duljinu koja izlazi u optičku, što je naravno i zašto su nam oči prilagođene optičkoj, jer živimo blizu Sunca. No kako se materijal hladi, valna duljina tog zračenja postaje sve duža i dulja, a kad se spustite na karakterističnu temperaturu od recimo 100 stupnjeva iznad apsolutne nule, ta vršna valna duljina nastaje nekim dijelom u dalekom infracrvenom ili submilimetru. Dakle, valna duljina reda od 100 mikrona, ili nešto duže od toga, što ga stavlja u podmilimetarski raspon.
Fraser: A kad bih uspio zamijeniti svoje oči i zamijeniti ih setom submilimetarskih očiju, što bih mogao vidjeti kad bih pogledao u nebo?
Ho: Naravno, nebo bi i dalje bilo prilično hladno, no vi biste počeli skupljati dosta stvari koje su prilično hladne, koje ne biste vidjeli u optičkom svijetu. Stvari poput materijala koji se vrte oko hladne zvijezde, reda od 100 Kelvina; džepovi molekularnog plina u kojima se formiraju zvijezde - bile bi hladnije od 100 K. Ili u vrlo udaljenom, ranom Svemiru kada se galaksije prvi put sastave, ovaj je materijal također vrlo hladan, što ne biste mogli vidjeti u optičkom svijetu , koje biste mogli vidjeti u podmilimetru.
Fraser: Koje instrumente upotrebljavate bilo ovdje ili u svemiru?
Ho: Postoje zemaljski i svemirski instrumenti. Prije 20 godina ljudi su počeli raditi u podmilimetru, a bilo je nekoliko teleskopa koji su počeli raditi u ovoj valnoj duljini. Na Havajima, na Mauna Kea, postoje dva: jedan se zove James Clerk Maxwell teleskop, koji ima promjer oko 15 metara, a također i Calmutski submilimetarni opservatorij, koji ima promjer oko 10 metara. Izgradili smo interferometar, to je niz teleskopa koji su koordinirani da djeluju kao jedinstveni instrument na vrhu Mauna Kea. Dakle, 8 teleskopa klase 6 metara, koji su povezani zajedno i mogu se razdvojiti ili pomaknuti bliže jednostrukom, do maksimalne osnovne vrijednosti ili razdvajanja od pola kilometra. Tako ovaj instrument simulira vrlo veliki teleskop, na veličini od najviše pola kilometra, i time postiže vrlo visok kut razlučivosti u usporedbi s postojećim jednoelementnim teleskopima.
Fraser: Puno je lakše kombinirati svjetlost s radijskih teleskopa, pa pretpostavljam da ste zbog toga u mogućnosti to učiniti?
Ho: Pa, tehnika interferometra koristi se u radiju već duže vrijeme, tako da smo tu tehniku prilično usavršili. Naravno, u infracrvenom i optičkom smislu ljudi također počinju raditi na ovaj način, radeći na interferometrima. U osnovi, kombinirajući zračenje, morate pratiti faznu fazu zračenja koja dolazi. Obično to objašnjavam kao da imate jako veliko ogledalo i razbijete ga, tako da samo rezervirate par komada zrcala, a zatim želite rekonstruirati podatke iz tih nekoliko komada zrcala, morate napraviti nekoliko stvari. Prvo, morate biti u stanju da komade zrcala držite poravnane, u odnosu na druge, baš kao što je to bio slučaj u cijelom ogledalu. I drugo, da biste mogli ispraviti kvar, iz činjenice da nedostaje puno informacija s toliko komada zrcala kojih nema, a uzorkujete samo nekoliko komada. Ali ova posebna tehnika nazvana sinteza otvora blende, a to je da se napravi vrlo veliki teleskop blende pomoću malih komada, naravno, proizvod je Nobelove nagrade Ryle i Hewish prije nekoliko godina.
Fraser: Koji će se instrumenti ubuduće razvijati kako bi se iskoristila ta valna duljina?
Ho: Nakon što su naši teleskopi izgrađeni i radimo, postojat će još veći instrument koji se sada proizvodi u Čileu, a zove se Atacama velika milimetarska matrica (ALMA), a koji će se sastojati od mnogo više teleskopa i većih otvora, koji će biti puno osjetljiviji od našeg pionirskog instrumenta. No, naš će instrument nadati se početi otkrivati znakove i prirodu svijeta u submilimetarskoj valnoj duljini prije nego što se pojave veći instrumenti kako bismo mogli pratiti i raditi osjetljiviji rad.
Fraser: Koliko ćete moći gledati te nove instrumente? Što su mogli vidjeti?
Ho: Jedna od ciljeva naše discipline submilimetarske astronomije jest osvrnuti se na vrijeme u najraniji dio Svemira. Kao što sam ranije spomenuo, u ranoj fazi Svemira, kad je formirao galaksije, one su obično mnogo hladnije u ranim fazama kada su se galaksije sastavljale, a ona će zračiti, mislimo, uglavnom u podmilimetru. A možete ih vidjeti, na primjer, pomoću teleskopa JCM na Mauna Kea. Možete vidjeti neke rane Svemire, koji su vrlo visoko pomiješane galaksije; one nisu vidljive u optičkoj, ali su vidljive u submilimetru, i ovaj će niz moći da ih slika i vrlo aktivno locira na mjestu na kojem se nalaze na nebu kako bismo ih mogli dalje proučavati. Ove vrlo rane galaksije, ove rane formacije, za koje mislimo da su na vrlo velikim crvenim pomacima - dajemo ovaj broj Z, koji je crveni pomak 6, 7, 8 - vrlo rano u formiranju Svemira, tako da se osvrćemo na možda 10% vremena kada se sastavljao Univerzum.
Fraser: Moje posljednje pitanje za vas ... Deep Impact dolazi za nekoliko tjedana. Hoće li to promatrati i vaše opservatorije?
Ho: O da, naravno. Zapravo nas zanima ono što je Deep Impact. Za naš instrument, mi smo proučavali tijela tipa Sunčevog sustava, a to uključuje ne samo planete, već i komete kako se približavaju ili utječu, očekujemo da ćemo vidjeti materijal za ispucati, što bismo trebali moći pratiti u podmilimetru jer ćemo gledati ne samo emisiju prašine, već ćemo moći gledati i spektralne linije plinova koji izlaze. Dakle, očekujemo da ćemo moći usmjeriti pažnju na ovaj događaj i zamisliti ga.
Paul Ho je astronom s Harvard-Smithsonian centra za astrofiziku u Cambridgeu, Massachusetts.
