Kiinan FAST Telescope, maailman suurin yksittäinen radioantenniteleskooppi, on nyt täysin toimintakunnossa
Vuosien rakentamisen jälkeen Kiinan uusi radioteleskooppi on toiminnassa. Teleskooppi, jota kutsutaan nimellä FAST (Five-hdred-meter Aperture Spherical Radio Telescope), on kaksinkertainen keräystehoon verrattuna. Arecibon observatorio Puerto Ricossa, jossa on 305 metrin lautanen. Arecibo on tähän asti ollut lajissaan maailman suurin radioantenni.
FAST koostuu 4 450 yksittäisestä paneelista, ja se sijaitsee Dawodangin altaassa Guizhoussa, Lounais-Kiinassa. Se on kiinteä 500 metrin lautanen, jota ei voi tähdätä, ja se ei ole vain maailman herkin kuuntelulaite, vaan myös maailman suurin täytteellä varustettu radioteleskooppi. (Venäläinen Ratan-600 radioteleskooppi on erilainen rakenne, ja vaikka sen jalanjälki on suurempi, se ei ole yhtä herkkä.)
Yksi pieni este laitoksella on kuitenkin vielä. Syyskuun lopussa FAST käy läpi yhden lopputarkastuksen.
'Fast on ollut avoinna kiinalaisille tähtitieteilijöille huhtikuusta 2019 lähtien. Kansallisen rakentamisen hyväksynnän jälkeen se on avoinna tähtitieteilijöille ympäri maailmaa.'
JIANG Peng, FASTin pääinsinööri.
'Odotamme täysin onnistuneen arvioinnin kansallisella tasolla, ja sitten siirrymme rakennusprojektista täydelliseen laitokseen', sanoi LI Di, FASTin johtava tutkija ja Kiinan kansallisten tähtitieteellisten observatorioiden radioastronomiaosaston johtaja. Tiedeakatemia (NAOC). NAOC valvoo FASTia.
'Toivomme FAST:lle on avoimen taivaan politiikkaa, jonka tavoitteena on edistää ihmiskunnan työtä.'
LI Di, FAST päätutkija.
Tässä lopullisessa kansallisessa katsauksessa FAST:n on osoitettava, että se täyttää alkuperäiset vaatimukset. Nämä tekniset tiedot esitettiin ensimmäisen kerran kaukoputken suunnitteluehdotuksessa vuonna 2008. NAOC sanoo, että aiemmin vuonna 2019 tehdyssä katsauksessa FAST on jo yhtä herkkä, ellei enemmän kuin alkuperäinen suunnitteluspesifikaatio.
Puerto Ricossa sijaitseva NSF:n Arecibo-observatorio oli maailman suurin radioteleskooppi. Kiinan FASTin valmistuttua se on nyt lajissaan toiseksi suurin. Luotto: NAIC
'Kun olemme läpäisseet tämän katsauksen, FASTista tulee hyväksytty teleskooppi maailmankaikkeuden tutkimiseen', sanoi JIANG Peng, FASTin pääinsinööri ja FAST Operation and Development Centerin, NAOC:n, apulaisjohtaja. 'Fast on ollut avoinna kiinalaisille tähtitieteilijöille huhtikuusta 2019 lähtien. Kansallisen rakentamisen hyväksynnän jälkeen se on avoinna tähtitieteilijöille ympäri maailmaa.'
Sekä LI että Jiang painottavat kansainvälistä yhteistyötä FASTin käytössä. Kuten LI sanoi lehdistötiedotteessa: 'Toivomme FAST:lle on avoimen taivaan politiikkaa, jonka tavoitteena on edistää ihmiskunnan työtä.'
Vaikka Kiinan hallitus rahoitti FASTin kokonaan, muut organisaatiot, kuten Australian Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, tekivät yhteistyötä projektin parissa. Mutta vaikka LI ja Jiang kannattavat pääsyn myöntämistä kansainvälisille tutkijoille (he molemmat ovat työskennelleet Arecibo-teleskoopin ja radioteleskoopin kanssa Australiassa), ei ole vielä selvää, miten se tulee käymään. Käyttöpäätökset jäävät Kiinan hallitukselle.
Venäjän RATAN-600 radioteleskooppi. Se koostuu halkaisijaltaan 600 metriä olevasta heijastinrenkaasta, joka kohdistaa radioaallot yhteen keskellä olevaan kartiomaiseen syöttöantenniin. Kuvan luotto: ????????? ? ??????? – Tiedosto:RATAN 600.jpg, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=38674396
Radioteleskoopit ovat olleet käytössä noin vuodesta 1937, jolloin amatööritähtitieteilijä Grote Reber rakensi sellaisen takapihalleen Illinoisissa. Se oli 9-metrinen paraabeli, ja sitä pidetään radioastronomian alkuna.
Nyt radioteleskoopit ovat valtavia asennuksia. Jotkut ovat monoliittisia, kuten FAST ja Arecibo, kun taas jotkut ovat kokoelmia yksittäisiä ruokia, jotka kattavat suuren alueen, kuten Very Large Array New Mexicossa, jossa on 28 erillistä 25 metrin astiaa.
Grote Reberin 9-metrinen radioteleskooppi hänen takapihallaan Illinoisissa. Se oli maailman ensimmäinen radioteleskooppi. Kuvan luotto: Grote Reber – http://www.nrao.edu/whatisra/hist_reber.shtml, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4274131
Radioteleskooppeja käytetään erilaisten tähtitieteellisten kohteiden tutkimiseen. Ne voivat olla parhaiten tiedossa nopeiden radiopurskeiden (FRB) ja pulsareiden havaitsemiseen.
TO Lehdistö syntyy, kun jättiläinen tähti romahtaa pyöriväksi neutronitähdeksi. Pyöriessään neutronitähti lähettää voimakasta säteilyä. Sitä sädettä ei voi nähdä visuaalisesti, mutta radioteleskoopit, kuten FAST, voivat kuunnella sitä. Tarkkailemalla pulsaria tehokkaalla radioteleskoopilla, kuten FAST, tähtitieteilijät voivat oppia myös muista ilmiöistä, kuten gravitaatioaalloista.
Nopeat radiopurskeet ovat ohimeneviä radioaaltojen pulsseja, jotka kestävät missä tahansa millisekunnin murto-osasta useisiin millisekunteihin. Monet FRB:t on havaittu, jopa kolme, jotka toistuvat. Mutta toistaiseksi niiden tarkka alkuperä on mysteeri, vaikka ne näyttävät olevan Linnunradan ulkopuolelta. Vaikka heidän signaalinsa ovat heikkoja, kun he saavuttavat maan, ne ovat erittäin energisiä; paljon enemmän kuin pulsarit. FAST toivottavasti edistää ymmärrystämme FRB:istä.
'Nämä havainnot voisivat parantaa ymmärrystämme korkean energian fysiikasta, tähtien evoluutiosta ja galaksien evoluutiosta.'
JIANG Peng, FASTin pääinsinööri
FAST on toiminut tieteellisesti jo jonkin aikaa, vaikka se ei olekaan läpäissyt lopullista arviointiaan. Sen parissa työskentelevät tutkijat ovat jo löytäneet 130 uutta pulsariehdokasta, joista 93 on vahvistettu muilla radioteleskoopeilla. Nämä ovat hienoja tuloksia, varsinkin kun verrataan Arecibon laitokseen, joka on löytänyt 200 pulsaria vuodesta 1968 lähtien.
Itse asiassa FASTin teho ja herkkyys ovat tuottaneet myös muita tuloksia. Elokuun 29. päivänä se havaitsi yli muutama tusina purkausta FRB 121102 , joka on ensimmäinen koskaan löydetty toistuva FRB-lähde. Muut suuret radioteleskoopit ympäri maailmaa ovat seuranneet FRB 121102:ta siitä lähtien, kun se löydettiin ensimmäisen kerran vuonna 2012, mutta FAST on ensimmäinen teleskooppi, joka havaitsee niin monta purkausta niin lyhyessä ajassa. FASTin tiederyhmä analysoi näiden havaintojen tietoja ja toivoo voivansa valaista FRB:iden alkuperää.
'Tavoitteemme on kuroa kiinni', LI sanoi. 'Ja lopulta satoja uusia löytöjä joka vuosi.'
FAST tähtitieteilijät käyttävät myös sen voimaa etsiäkseen vetyä avaruudesta. Vety on sekä runsain että vanhin kemiallinen alkuaine. 'Aiomme löytää outoja päästöjä', JIANG sanoi. 'Nämä havainnot voisivat parantaa ymmärrystämme korkean energian fysiikasta, tähtien evoluutiosta ja galaksien evoluutiosta.'
FAST tekee myös kaksi taivastutkimusta, jotka kestävät noin viisi vuotta. Kaikkien tietojen analysointi kestää vielä kymmenen vuotta. Silti, kuten JIANG sanoo, kaukoputken toiminta-aikataulussa on tilaa joustavuudelle mahdollisten yllätysten selvittämiseksi. Tutkimukset vievät noin puolet kaukoputken havainnointiajasta, jättäen tilaa tavoitteille, kuten magneettikentillä varustettujen eksoplaneettojen etsimiseen, jotka ovat luultavasti elämän kannalta tärkeitä.
FAST-radioteleskooppi rakenteilla Dawodangin lamassa Guizhoussa, Kiinassa. Kuvan luotto: NAOC
'Nämä ohjelmat ovat suoraviivaisia ja ottavat huomioon tutkimuksen, jonka voimme suunnitella', LI sanoi. 'Mutta aina on tunnettuja tuntemattomia ja tuntemattomia, jotka vaativat luovuutta suunnittelussa.'
JIANG ja LI sanovat olevansa helpottunut ja innostunut saadessaan lopullisen tarkastelun valmiiksi ja antaa useamman tähtitieteilijän aloittaa sen käytön. He sanovat myös, että FAST on tulosta Kiinan nopeasta teknologisesta ja tieteellisestä kehityksestä parin viime vuosikymmenen aikana.
'Hyödymme infrastruktuurin valtavasta kehityksestä sekä tieteen että teknologian alalla', LI sanoi. ”Olemme myös avustaja. Toivomme saavamme jatkossakin osallistua tekemällä FASTista paitsi onnistuneen rakennusprojektin, myös jotain, joka voi olla radioastronomian maailmanlaajuinen maamerkki.
Tutkijoille on jo tehty yksi lähetysprosessi, jotka haluavat käyttää FASTia oman tutkimuksensa jatkamiseen. Tässä prosessissa FAST sai 133 ehdotusta, joihin osallistui yli 500 tutkijaa. Tulevaisuudessa voimme odottaa jatkuvan FAST-tietoihin perustuvien tieteellisten julkaisujen virran.