Когато погледнете в нощното небе с очи или през телескоп, виждате Вселената в спектъра на видимата светлина. И това е твърде лошо, защото различните дължини на вълните са по-добри от другите за разкриване на мистериите на космоса. Технологиите могат да ни позволят да „видим“ какво не могат нашите очи, а инструментите тук на Земята и в Космоса могат да открият тези различни видове радиация. Подмилиметровата дължина на вълната е част от радиочестотния спектър и ни дава много добър поглед върху обекти, които са много студени - това е по-голямата част от Вселената. Пол Хо е с Центъра за астрофизика в Харвард-Смитсони и астроном, работещ в света на субмилиметъра. Той ми говори от Кеймбридж, Масачузетс.
Чуйте интервюто: Пригответе се за Deep Impact (4.8 MB)
Или се абонирайте за Podcast: universetoday.com/audio.xml
Фрейзър Кейн: Можете ли да ми дадете някакъв фон от субмилиметровия спектър? Къде се побира това?
Пол Хо: Подмилиметърът формално е с дължина на вълната от 1 милиметър и по-къса. Значи 1 милиметрова дължина на вълната по честота съответства на около 300 гигагерца или 3 × 10 ^ 14 херца. Така че, това е много къса дължина на вълната. От това надолу до дължина на вълната от около 300 микрона или една трета от милиметъра е това, което наричаме обхват на субмилиметъра. Това е нещо, което наричаме края на атмосферния прозорец, що се отнася до радиото, тъй като по-кратко, около една трета от милиметъра, небето става по същество непрозрачно поради атмосферата.
Фрейзър: Значи, това са радиовълни, като онова, което слушате по радиото, но много по-кратко - нищо, което някога бих могъл да вдигна на моето FM радио. Защо са добри за гледане на Вселената, където е студено?
Хо: Всеки предмет, за който знаем или виждаме, обикновено излъчва разпръскване на енергия, характеризиращо материалите, за които говорим, затова наричаме това спектър. И този енергиен спектър обикновено има пикова дължина на вълната - или дължина на вълната, при която основната част от енергията се излъчва. Тази характерна дължина на вълната зависи от температурата на обекта. И така, колкото по-горещ е обектът, толкова по-къса е дължината на вълната и колкото по-хладен е обектът, толкова по-дълга е дължината на вълната. За Слънцето, което има температура 7000 градуса, ще имате пикова дължина на вълната, която излиза в оптиката, което е, разбира се, защо очите ни са настроени към оптичното, защото живеем близо до Слънцето. Но докато материалът се охлажда, дължината на вълната на това излъчване става по-дълга и по-дълга и когато се спуснете до характерна температура от 100 градуса над абсолютната нула, тази дължина на вълната на пика излиза известна в далечния инфрачервен или субмилиметър. И така, дължина на вълната от порядъка на 100 микрона или малко по-дълга от тази, което я поставя в обхвата на субмилиметъра.
Фрейзър: И ако бях в състояние да разменя очите си и да ги заменя с набор от субмилиметър очи, какво бих могъл да видя, ако погледна нагоре в небето?
Хо: Разбира се, небето ще продължи да е доста хладно, но вие ще започнете да прибирате много неща, които са доста студени, които не бихте виждали в оптичния свят. Неща като материали, които се вият около звезда, която е готина, от порядъка на 100 Келвин; джобове с молекулен газ, където се образуват звезди - те биха били по-студени от 100 К. Или в много далечната, ранна Вселена, когато галактиките са сглобени за първи път, този материал също е много студен, което не бихте могли да видите в оптичния свят , което може да можете да видите в субмилиметъра.
Фрейзър: Какви инструменти използвате, тук или в космоса?
Хо: Има наземни и космически инструменти. Преди 20 години хората започнаха да работят в субмилиметъра и имаше няколко телескопа, които започват да работят с тази дължина на вълната. На Хаваите, на Мауна Кеа, има две: едната, наречена телескоп James Clerk Maxwell, който е с диаметър около 15 метра, а също и субмилиметровата обсерватория Caltech, която е с диаметър около 10 метра. Създадохме интерферометър, който представлява серия телескопи, които са координирани да работят като единен инструмент на върха на Mauna Kea. Така 8 телескопа от 6-метров клас, които са свързани помежду си и могат да бъдат преместени или преместени по-близо до максимална базова линия или раздяла от половин километър. Така че този инструмент симулира много голям телескоп с максимален размер от половин километър и следователно постига много висок ъгъл на разделителна способност в сравнение със съществуващите единични телескопи.
Фрейзър: Много по-лесно е да комбинирате светлината от радиотелескопите, така че предполагам, че затова сте в състояние да го направите?
Хо: Е, техниката на интерферометър се използва в радиото от доста време, така че ние усъвършенствахме тази техника сравнително добре. Разбира се, в инфрачервеното и оптичното, хората също започват да работят по този начин, като работят върху интерферометри. По принцип, комбинирайки радиацията, трябва да следите фазовия фронт на излъчването, което идва. Обикновено обяснявам това, сякаш сте имали много голямо огледало и сте го счупили, така че просто запазвате няколко парчета от огледалото, а след това искате да реконструирате информацията от онези няколко парчета огледало, има няколко неща, които трябва да направите. Първо, трябва да сте в състояние да поддържате огледалните парчета подравнени една спрямо друга, точно както беше, когато беше едно цяло огледало. И второ, за да можете да коригирате дефекта, от факта, че има много липсваща информация с толкова много парчета огледало, които ги няма, а вие вземате само проби от няколко парчета. Но тази конкретна техника, наречена синтез на апертура, която е да се направи много голям диафрагмен телескоп, като се използват малки парченца, разбира се, е продукт на нобелова награда от Рил и Хюиш преди няколко години.
Фрейзър: Какви инструменти ще бъдат разработени в бъдеще, за да се възползват от тази дължина на вълната?
Хо: След като нашите телескопи са изградени и работим, ще има още по-голям инструмент, който се конструира сега в Чили, наречен Atacama Large Millimeter Array (ALMA), който ще се състои от много повече телескопи и по-големи отвори, които ще бъдат много по-чувствителен от нашия пионерски инструмент. Но надяваме се, че нашият инструмент ще започне да открива знаците и природата на света в субмилиметровата дължина на вълната, преди да се появят по-големите инструменти, за да можем да следваме и да вършим по-чувствителна работа.
Фрейзър: Докъде ще могат да изглеждат тези нови инструменти? Какво биха могли да видят?
Хо: Една от целите на нашата дисциплина на субмилиметровата астрономия е да погледнем назад във времето към най-ранната част на Вселената. Както споменах по-рано, в ранния етап на Вселената, когато е образувала галактики, те са склонни да бъдат много по-студени в ранните фази, когато галактиките се сглобяват, и тя ще излъчва, според нас, главно в субмилиметъра. И можете да ги видите, например, използвайки телескопа JCM на Mauna Kea. Можете да видите някои от ранната Вселена, които са много силно изместени галактики; те не са видими в оптичния, но са видими в субмилиметъра и този масив ще може да ги изобрази и да ги локализира много активно по отношение на това къде се намират в небето, така че да можем да ги изучаваме по-нататък. Тези много ранни галактики, тези ранни образувания, според нас са на много високи червени смени - даваме това число Z, което е червено изместване на 6, 7, 8 - много рано във формирането на Вселената, така че гледайки назад към може би 10% от времето, когато Вселената се сглобяваше.
Фрейзър: Последният ми въпрос за вас ... Deep Impact се появява след няколко седмици. Ще наблюдават ли и вашите обсерватории?
Хо: О, да, разбира се. Deep Impact наистина е нещо, от което се интересуваме. За нашия инструмент ние изучаваме тела от типа Слънчева система и това включва не само планетите, но и кометите, тъй като те се приближават или въздействат, очакваме да видим материал за извиване, което би трябвало да можем да проследим в субмилиметъра, защото ще гледаме не само праховите емисии, но ще можем да наблюдаваме спектралните линии на газовете, които излизат. Така че, ние очакваме да успеем да насочим вниманието си към това събитие и да го представим.
Пол Хо е астроном с Харвард-Смитсонския център за астрофизика в Кеймбридж, Масачузетс.
