BURSTT: Το νέο είδος ραδιοτηλεσκόπιου για την ανίχνευση μυστηριωδών εκρήξεων ραδιοκυμάτων

Η εικόνα που έρχεται συνήθως στο μυαλό όταν ακούμε «ραδιοτηλεσκόπιο» είναι αυτή ενός τεράστιου δορυφορικού πιάτου, πολλές φορές διαμέτρου δεκάδων ή και εκατοντάδων μέτρων. Αυτή η παραδοσιακή κατασκευή συγκεντρώνει ραδιοκύματα από το Διάστημα και τα κατευθύνει σε έναν ανιχνευτή, σχηματίζοντας μια στενή δέσμη παρατήρησης. Όμως, μια νέα γενιά τηλεσκοπίων αλλάζει ριζικά αυτό το πρότυπο.

Στην Ταϊβάν, στο Βοτανικό Κήπο Fushan, λίγο έξω από την Ταϊπέι, λειτουργεί το Bustling Universe Radio Survey Telescope (BURSTT), μια εγκατάσταση που μοιάζει περισσότερο με εγκατάσταση γήινων κεραιών παρά με συμβατικό τηλεσκόπιο. Το BURSTT αποτελείται από 256 κεραίες που μοιάζουν με μικρά έλατα και λειτουργούν ως ένας «φασικός σχηματισμός» (phased array), χωρίς κανένα κινητό μηχανικό μέρος. Αντί να περιστρέφεται, το τηλεσκόπιο χρησιμοποιεί ψηφιακή τεχνολογία για να εστιάζει σε διαφορετικά σημεία του ουρανού ηλεκτρονικά, επιτρέποντας την παρακολούθηση περίπου του μισού ουρανού ταυτόχρονα.

Ο Dan Werthimer, ραδιοαστρονόμος στο University of California, Berkeley, σημειώνει ότι ακόμη δεν υπάρχει καθιερωμένη ονομασία για αυτού του είδους τα όργανα, αλλά ο ίδιος τα αποκαλεί «τηλεσκόπια παντός ουρανού, παντός χρόνου». Το BURSTT αναμένεται να ξεκινήσει επίσημα τις παρατηρήσεις του μέσα στους επόμενους μήνες, σηματοδοτώντας τη δυναμική είσοδο αυτής της τεχνολογίας στη ραδιοαστρονομία.

Στο ίδιο πνεύμα, άλλες τρεις παρόμοιες εγκαταστάσεις πρόκειται να τεθούν σε λειτουργία σύντομα: το Cosmic Antennae στην Κίνα, το Arthropod στην Ολλανδία και το Coherent All-Sky Monitor (CASM) στην Καλιφόρνια. Ο Liam Connor, αστροφυσικός στο Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian και συνυπεύθυνος του CASM, εκτιμά πως αυτός ο σχεδιασμός θα αποτελέσει τον ακρογωνιαίο λίθο της ραδιοαστρονομίας για τις επόμενες δεκαετίες.

Παρότι αυτά τα τηλεσκόπια υστερούν σε ευαισθησία σε σχέση με τα παραδοσιακά πιάτα, μπορούν να ανιχνεύσουν πολύ φωτεινές πηγές ραδιοκυμάτων, όπως οι fast radio bursts (FRBs), στιγμιαίες και αινιγματικές εκρήξεις ενέργειας που εντοπίστηκαν πρώτη φορά το 2007. Μέχρι σήμερα έχουν καταγραφεί περίπου χίλιες τέτοιες εκρήξεις, αλλά η προέλευσή τους παραμένει ασαφής. Πιθανοί «ένοχοι» είναι οι μαγνηταστέρες, οι υπερκαινοφανείς αστέρες ή ακόμα και οι μαύρες τρύπες.

Τα συμβατικά τηλεσκόπια έχουν περιορισμένο οπτικό πεδίο και σπάνια τυχαίνει να κοιτούν προς τη σωστή κατεύθυνση την κατάλληλη στιγμή για να καταγράψουν κοντινά συμβάντα. Γι’ αυτό και οι ερευνητές στρέφουν τις ελπίδες τους σε τηλεσκόπια όπως το BURSTT, που θα μπορούν να εντοπίζουν εκρήξεις προερχόμενες από τον δικό μας Γαλαξία. Η Victoria Kaspi, αστροφυσικός στο McGill University και επικεφαλής της ερευνητικής προσπάθειας FRB στον Καναδά, υποστηρίζει ότι τέτοια όργανα θα συμβάλουν καθοριστικά στον εντοπισμό φωτεινών εκρήξεων που μέχρι τώρα διαφεύγουν της παρατήρησης.

Ένα σημαντικό ορόσημο ήρθε το 2020, όταν καταγράφηκε για πρώτη φορά ένα FRB μέσα στον Γαλαξία μας, το οποίο συνδέθηκε με έναν γνωστό μαγνηταστέρα, τον SGR 1935+2154. Η ανακάλυψη αυτή έδωσε ώθηση στην υιοθέτηση των phased arrays ως κύριας μεθόδου ανίχνευσης. Ο Ron Ekers, βετεράνος ραδιοαστρονόμος στην Αυστραλία, χαρακτήρισε αυτή την εξέλιξη «αλλαγή παιχνιδιού».

Η σύγκριση μεταξύ κοντινών και μακρινών FRBs θα μπορούσε να αποκαλύψει διαφορές που εξαρτώνται από τον τύπο του γαλαξία ή την ηλικία των φαινομένων. Ο Vikram Ravi από το California Institute of Technology σημειώνει ότι τα νέα αυτά τηλεσκόπια λειτουργούν συμπληρωματικά προς τα υφιστάμενα όργανα παρατήρησης βαθέος Διαστήματος.

Πέρα από τα FRBs, οι επιστήμονες θεωρούν πως οι νέες εγκαταστάσεις μπορούν να αξιοποιηθούν και για την παρακολούθηση φαινομένων όπως οι συγκρούσεις μαύρων τρυπών ή άλλες πηγές βαρυτικών κυμάτων. Σε τέτοιες περιπτώσεις, τα συμβατικά παρατηρητήρια εκπέμπουν ειδοποιήσεις, ώστε να στραφούν άλλα τηλεσκόπια προς το συμβάν. Όμως οι all-sky μονάδες ενδέχεται να καταγράψουν άμεσα ραδιοσήματα που συνοδεύουν τέτοια κοσμικά γεγονότα.

Ακόμη και η αναζήτηση εξωγήινης νοημοσύνης μπορεί να ωφεληθεί. Όπως εξηγεί ο Werthimer, εάν το σήμα ενός εξωγήινου πομπού είναι διαλείπον και μοιάζει με φάρο, τα τηλεσκόπια με στενό πεδίο δεν θα το εντοπίσουν ποτέ. Οι ευρυγώνιες εγκαταστάσεις προσφέρουν πολύ περισσότερες πιθανότητες.

[via]