Титр: Оригинальный Jodrell Bank Control Desk с видом на телескоп Ловелла. Предоставлено: Энтони Холлоуэй.
На прошлой неделе мы взглянули на публичное лицо Обсерватории Джодрелл Бэнк, Центра Дискавери. Но на этой неделе мы получаем закулисный тур по сердцу этой впечатляющей исторической обсерватории.
Доктор Тим О'Брайен - младший директор Обсерватории Джодрелл-Бэнк и читатель по астрофизике в Школе физики и астрономии при Манчестерском университете. Когда мы начинаем нашу экскурсию по телескопам, диспетчерской и компьютерам, он объясняет роль Джодрелла в историческом развитии радиоастрономии. Телескоп Ловелла, находящийся в самом сердце обсерватории, сегодня входит в список 1-го класса, а также находится на переднем крае текущих и действительно будущих научных исследований.
Первоначально Jodrell Bank был площадкой для тестирования университетского ботанического факультета. Обсерватория была основана сэром Бернардом Ловеллом, когда помехи от трамваев прервали исследование космических лучей, которое он проводил в Школе физики в главном кампусе университета в городе. Сэр Бернард перенес свое радиолокационное оборудование на площадку в 1945 году, чтобы попытаться найти радиоэхо от ионизированных следов космических лучей, но вместо этого основал совершенно новую область исследований метеоров.
Телескоп Ловелла (первоначально Mark I) был самым большим управляемым радиотелескопом в мире (76,2 м в диаметре) и единственным, способным отслеживать ракету-носитель спутника 1 в 1957 году; это все еще третий по величине в мире. Помимо отслеживания и получения данных от таких зондов, как Pioneer 5 в 1960 году и Luna 9 в 1966 году, постоянная программа обновлений позволила измерять расстояния до Луны и Венеры и исследовать пульсары, астрофизические мазеры, квазары и гравитационные линзы. Он обеспечил наиболее обширные исследования пульсаров в двойных звездных системах и обнаружил первый пульсар в шаровом скоплении. Он обнаружил первую гравитационную линзу и также использовался для наблюдений SETI. Теперь на его третьей отражающей поверхности постоянная программа обновлений сделала его более мощным, чем когда-либо.
В 1964 году был завершен эллиптический радиотелескоп Mark II. Он стоит посреди поля, затмевая небольшой наблюдательный купол, в котором находится оптический обучающий телескоп Тима, и окруженный послевоенными хижинами, названными в честь исследований, которые в них проводились, так что одна называется «Радиант» (после метеоров), а другая - «Луна». С большой осью 38,1 м и малой осью 25,4 м Mark II в основном используется вместе с Ловеллом как часть e-MERLIN (многоэлементной радиосвязной интерферометрической сети), национальной радиоастрономической установки Великобритании, запущенной из Джодрелла. Это включает в себя до 7 радиообъектов: Ловелл, Марк II, Кембридж, Деффорд, Кнокин, Дарнхолл и Пикмер. e-MERLIN имеет самую длинную базовую линию (разделение телескопов) 217 км и разрешение более 50 миллисекунд, что сравнивается с космическим телескопом Хаббла, но на радио, а не на видимых длинах волн. В филиале Jodrell в Манчестере также находится узел Регионального центра Великобритании для ALMA (Большой миллиметровый / субмиллиметровый массив Atacama) в Чили.
Телескоп «42 фута» стоит у входа в главное здание, в котором находится диспетчерская. Основная задача телескопов - постоянно следить за Пульсаром в центре Крабовидной туманности (все время, когда он находится над горизонтом). В этот момент Тим продемонстрировал свой впечатляющий трюк с математикой, демонстрирующий, что прицел действительно указывает на Крабовый Пульсар, вычисляя его по Правильному Вознесению пульсара (05 ч 34 м 31,97 с) и Склонению (+ 22 д 00 м 52,1 с), где он будет находиться в небо в то время. Он собрал более 30 лет данных, которые представляют 4% возраста пульсара, давая жизненно важные подсказки о том, как развиваются пульсары.
Титр: д-р Тим О'Брайен беседует с профессором Брайаном Коксом и Дарой О'Байен в диспетчерской во время наблюдения за звездами Live Credit: Университет Манчестера
Тим был настолько любезен, что позволил мне войти в Контрольную комнату, которую не часто видят обычные посетители сайта, хотя на ней транслируются ежегодные сериалы BBC TV Stargazing Live, которые ведут проф. Брайан Кокс и Дара О’Брайн. Это прекрасно иллюстрирует историческую и актуальную роль Джодрелла в радиоастрономии. Это удивительно британская смесь современных компьютерных технологий, оригинального оборудования 1950-х годов и всех точек между ними. В одном углу расположены массивные мониторы с плоским экраном, которые отображают и могут контролировать каждую из областей, атомные часы рядом с деревянными и стеклянными шкафами, в которых размещаются иглы, которые отслеживают изменения давления воздуха, скорости ветра и температуры на рулонах или дисках из бумаги. В центре комнаты находится оригинальный пульт управления в форме подковы 1950-х годов.
Огромное окно выходит на прицел Ловелла, который был «припаркован» во время моего визита, пока на отражающую чашу наносился новый слой краски, указывающий прямо в зенит с включенными тормозами. Если ветер усиливается во время наблюдения, блюдо необходимо поднять и перенести к цели выше в небе. Если ветер достигает 45 миль в час, блюдо должно быть припарковано в этом вертикальном положении. К счастью, это случается не так часто. Сильное накопление снега может исказить форму блюда, поэтому его нужно опрокинуть. Диспетчерская обслуживается 24 часа в сутки 365 дней в году. Во всей комнате очень много мигающих огней, циферблатов, ручек и переключателей. Как правильно сказал Тим: «Вам нужно много мигающих огней».
В Джодрелле есть несколько универсальных и специализированных вычислительных кластеров. С 1960-х годов Ловелл и Марк II регулярно участвуют в VLBI (Интерферометрия с очень длинной базой), который включает телескопы в Европе, Китае и Африке, а также может быть связан с VLBA (Очень длинной базовой линией) в Америке для создания телескопа. Размер планеты, способной производить самые резкие изображения во всей астрономии. В зале VLBI находится огромное количество приемников и записывающего оборудования. Это включает в себя GPS-приемник с точностью до 0,5 миллисекун, который известен как Полностью Точные Часы, хотя у них есть более новые с точностью до 25 наносекунд, а их мазерные атомные часы с точностью до 1 части за 10 ^ 15 или 1 секунду каждые 30 миллионов лет! Имена в Jodrell, пяти генераторах сигналов, используемых для преобразования частот в приемнике, аккуратно помечены как Шарон, Трейси, Найджел, Кевин и Даррен.
Надпись: телескоп Mark II в Джодрелл Бэнк. Кредит: Автор
Джодрелл стал пионером в подключении радиотелескопов на сотни километров и создал специализированную оптоволоконную сеть, которая объединяет все семь телескопов e-MERLIN. Тим остановился перед впечатляюще большой и тяжелой синей дверью, которая была украшена многочисленными драматическими предупреждающими знаками и зловеще гудела, держа его за крепкий рабочий рычаг. Это был дом коррелятора e-MERLIN, фокус всех семи телескопов и сердце сети, его нужно тщательно экранировать, чтобы он не мешал работе радиоприемников на месте. Тим нажал на код доступа, потянул за рычаг, и тихий гул превратился в оглушительный грохот, когда мы вошли в металлическую комнату, в которой не было кондиционера. В углу есть массивные газовые баллоны, готовые заполнить комнату на случай пожара. В центре находится стеклянный шкаф из дымчатого стекла, размером с большой шкаф, в котором находится компьютерный центр с фестонами из жёлтого оптоволоконного кабеля, подключенного к телескопам, и приносящий в комнату столько данных, сколько путешествует по остальной части британского интернета вместе взятым.
На площадке в Джодрелле работает около 40 человек, более 100 из которых работают в здании Университета Алана Тьюринга в Манчестере. Список исследовательских программ группы охватывает все аспекты астрономии, от изучения Большого взрыва до открытия экзопланет. Они использовали пульсары для проверки теории гравитации Эйнштейна, за что им была присуждена премия EC Descartes Research. Они разработали малошумящие усилители для космического корабля ESA Planck, которые сообщат о своих космологических результатах в следующем году. С европейской сетью радиотелескопов они используют пульсары, чтобы попытаться впервые обнаружить гравитационные волны, предсказанные Эйнштейном.
Заглядывая в будущее, в настоящее время ведутся работы вместе с главным контрольным зданием по строительству нового здания, в котором будет размещен Международный проектный офис для СКА (квадратный километр), который будет расположен в Африке и Австралии, когда он будет завершен примерно в 2024 году, станет крупнейшим в мире радиотелескопом в 21 веке. Когда мы уходим, я спрашиваю Тима, что будет в его списке пожеланий на будущее (у всех астрономов есть список пожеланий, не так ли?) Он хотел бы видеть систему, подобную SKA, расширенную для охвата Северного полушария и будущего телескопа, который мог бы в реальном времени проводить наблюдения на всем небе, мгновенно нацеливаясь на временные объекты, такие как новые, которые являются основным фокусом его собственных исследований. Я думаю, сэр Бернард одобрил бы.
Узнайте больше о Центре астрофизики Jodrell Bank
