Selgitatud: kuidas PASIPHAE piilub taeva tundmatutesse piirkondadesse

India astronoom juhib elutähtsa instrumendi väljatöötamist, mida kasutatakse eelseisvates taevauuringutes tähtede uurimiseks. Mis on PASIPHAE ja miks see on oluline?

Polarimeetrit ehitatakse Pune'i IUCAA mõõteriistade rajatises. (Foto IUCAA kaudu)

Universumi päritolu ümbritsevad saladused tekitavad inimestes jätkuvalt uudishimu. India astronoom juhib elutähtsa instrumendi väljatöötamist, mida kasutatakse eelseisvates taevauuringutes tähtede uurimiseks. Projekti on rahastanud maailma juhtivad institutsioonid, mis annab märku India kasvavast asjatundlikkusest keerukate astronoomiliste instrumentide ehitamisel.

Mis on PASIPHAE?

Polar-Areas Stellar-Imaging in Polarization High-Accuracy Experiment (PASIPHAE) on rahvusvaheline taevamõõtmise koostööprojekt. Teadlaste eesmärk on uurida miljonite tähtede valguse polarisatsiooni.

Nimi on inspireeritud Pasiphaest, Kreeka päikesejumala Heliose tütrest, kes oli abielus kuningas Minosega.

Uuringus kasutatakse põhja- ja lõunataeva samaaegseks vaatlemiseks kahte kõrgtehnoloogilist optilist polarimeetrit.

See keskendub väga nõrkade tähtede tähevalguse polarisatsiooni tabamisele, mis on nii kaugel, et sealt tulevaid polarisatsioonisignaale pole süstemaatiliselt uuritud. Nende tähtede kaugused saadakse GAIA satelliidi mõõtmiste põhjal.

Neid andmeid kombineerides teevad astronoomid väga suurte taevaalade tähtedevahelise keskkonna esmase magnetvälja tomograafilise kaardistamise, kasutades uudset polarimeetrilist instrumenti, mida tuntakse WALOP (Wide Area Linear Optical Polarimeter) nime all.

Instituudi juhitud projektis osalevad Kreeta ülikooli (Kreeka), Caltechi (USA), India ülikoolidevahelise astronoomia ja astrofüüsika keskuse (IUCAA), Lõuna-Aafrika astronoomiaobservatooriumi ja Norra Oslo ülikooli teadlased. astrofüüsika, Kreeka.

Infosys Foundation (India), Stavros Niarchose Foundation (Kreeka) ja USA Riiklik Teadusfond on mõlemad andnud 1 miljoni dollari suuruse stipendiumi, millele lisanduvad Euroopa Teadusnõukogu ja Lõuna-Aafrika riikliku teadusfondi panused.

Miks on PASIPHAE oluline?

Alates selle sünnist umbes 14 miljardit aastat tagasi on universum pidevalt paisunud, mida tõendab universumit täitva kosmilise mikrolaine tausta (CMB) kiirgus.

Vahetult pärast sündi läbis universum lühikese inflatsioonifaasi, mille jooksul see paisus väga kiiresti, enne kui aeglustus ja jõudis praegusele tasemele. Seni on aga varase universumiga seotud inflatsiooni kohta olnud vaid teooriaid ja kaudseid tõendeid.

Inflatsioonifaasi lõplik tagajärg on see, et väikese osa CMB kiirguse jäljed peaksid olema teatud tüüpi polarisatsiooni kujul (teaduslikult tuntud kui B-režiimi signaal).

Kõik varasemad katsed seda signaali tuvastada ebaõnnestusid peamiselt meie galaktika, Linnutee, mis kiirgab ohtralt polariseeritud kiirgust, raskuste tõttu.

Lisaks sisaldab see palju tolmupilvi, mis esinevad kobarate kujul. Kui tähevalgus neid tolmupilvi läbib, hajuvad need laiali ja polariseeruvad.

See on nagu katse näha päevasel ajal taevas tuhmi tähti. Galaktika emissioon on nii ere, et CMB kiirguse polarisatsioonisignaal kaob, ütles selle projektiga seotud IUCAA doktorant S Maharana.

PASIPHAE uuring mõõdab tähevalguse polarisatsiooni suurtel taevaaladel. Need andmed koos GAIA kaugustega tähtedest aitavad luua galaktika tolmu ja magnetvälja struktuuri jaotuse 3-mõõtmelise mudeli. Sellised andmed võivad aidata eemaldada galaktilist polariseeritud esiplaani valgust ja võimaldada astronoomidel otsida tabamatut B-režiimi signaali.

Mis on WALOP?

Wide Area Linear Optical Polarimeter (WALOP) on kahele väikesele optilisele teleskoobile paigaldatud instrument, mida kasutatakse tähtedelt kõrgetel galaktilistel laiuskraadidel tekkivate polariseeritud valgussignaalide tuvastamiseks.

Kumbki WALOP paigaldatakse Kreeta 1,3-meetrisele Skinakase observatooriumile ja Sutherlandis asuva Lõuna-Aafrika astronoomiaobservatooriumi 1-meetrisele teleskoobile.

Kui need on ehitatud, on need ainulaadsed instrumendid, mis pakuvad polarimeetrias kõigi aegade laiemat taeva vaatevälja. See suudab iga särituse ajal jäädvustada pilte ½ x ½ ° taevast, ütles A N Ramaprakash, IUCAA vanemteadur ja IA kaastöötaja Kreetal.

Lihtsamalt öeldes on piltidel samaaegselt tähe parimad detailid koos panoraamtaustaga.

WALOP töötab põhimõttel, et igal ajahetkel jagatakse vaadeldava taevaosa andmed nelja erinevasse kanalisse. Sõltuvalt sellest, kuidas valgus nelja kanalit läbib, saadakse tähe polarisatsiooniväärtus. See tähendab, et igal tähel on neli vastavat pilti, mis kokkuõmmelduna aitavad arvutada tähe soovitud polarisatsiooniväärtust.

Kuna uuring keskendub taevapiirkondadele, kus polarisatsiooniväärtused on väga madalad (<0.5 per cent) are expected to emerge, a polarimeter with high sensitivity and accuracy clubbed with a large field of view was needed, so WALOP was planned sometime in 2013.

See juhtus pärast RoboPoli katseuuringu edu aastatel 2012–2017, milles osalesid mõned PASIPHAE kaastöötajad. Sellest ajast alates on Ramaprakashi juhitud projekteerimine, valmistamine ja kokkupanek käimas.

WALOP ja selle eelkäija RoboPol jagavad ühe pildi fotomeetria põhimõtet. Kuid 200 kg kaaluv WALOP on võimeline vaatlema sadu tähti, mis on samaaegselt kohal nii põhja- kui ka lõunataevas, erinevalt RoboPolist, mille vaateväli taevas on palju väiksem.

Instrumendi väljatöötamine on praegu kaugel ja edeneb IUCAA aparatuuris.

Miks WALOPi kasutatakse 1-meetriste klassi optiliste teleskoopide puhul?

Suurte optiliste teleskoopide kasutamise peamiseks piiranguks on see, et need katavad suhteliselt väiksemat taevast, mis rikub PASIPHAE üldist eesmärki.

Kusjuures 1-meetrised teleskoobid võimaldavad nii suuremaid taevavaatevälju koos kaugemate tähtede pisimate detailidega.

Kuna taevauuringud kestavad neli aastat, on väljakutse pühendada suurel hulgal suure teleskoobi vaatlusaega ainult tähtede polarisatsiooni uurimisele.

Seega suunatakse väiksemate teleskoopide pakutav maksimaalne vaatlusaeg PASIPHAE taevauuringuks WALOPi abil, lisas Ramaprakash, samuti Caltechi külalisõppejõud.

Katse 1-meetriste klasside teleskoobid sisse suruda on ka demonstreerimine, et läbimurdelisi teadusi ja väljakutseid pakkuvaid katseid saab läbi viia väiksemate teleskoopide abil isegi suurte ja ülisuurte teleskoopide ajastul.

Jagage Oma Sõpradega: