Simons Gözlemevi, Büyük Patlama enflasyonunu araştırmak için ölçümlere başladı

Neredeyse 14 milyar yıl önce evren bulanık bir gizem içinde doğdu. Şili’nin Atacama Çölü’ndeki yeni Simons Gözlemevi, Büyük Patlama’dan sonraki saniyenin küçücük bir bölümünde ne olduğuna ilişkin büyük bilimsel soruyu yakında yanıtlayabilir.

Simons Gözlemevi, geniş açıklıklı bir teleskop ve yaklaşık yarım metre açıklıklı üç küçük teleskoptan oluşuyor; Cornell ekibine liderlik eden, Sanat ve Bilim Koleji’nde fizik ve astronomi profesörü Michael Niemack, “çok insan boyutunda” dedi. çok kurumlu işbirliği. Küçük açıklıklı teleskoplardan ikisi ilk testlerini tamamladı ve ilk bilimsel gözlemler başladı; bu, on yıl süren projede önemli bir dönüm noktası oldu.

Geniş açıklıklı teleskop çevrimiçi olduğunda Hubble sabitinin en iyi ölçümlerini sağlayacak ve evrenin şu anda neden ve nasıl genişlediğini açıklamaya yardımcı olacak, üç küçük açıklıklı teleskop ise evrenin başlangıçtaki şişmesine ışık tutacak.

Niemack, geniş açıklıklı teleskopun kendisinin de üzerinde çalıştığı ve Simons Gözlemevi teleskopunun FYST’den daha uzun dalga boylarında çalışmak üzere tasarlanmış olması dışında Cornell ve ortaklarının Şili’de inşa ettiği Fred Young Milimetre-altı Teleskobu’na (FYST) benzediğini söyledi. .

Niemack, “Simons Gözlemevi teleskopları, Büyük Patlama’dan saniyenin çok küçük bir kısmı kadar sonra meydana geldiğine inandığımız olası üstel genişlemeden gelen sinyalleri ölçebilir” dedi. Bu sinyaller, Büyük Patlama’dan hemen sonra oluşan kütleçekim dalgalarının neden olduğu kozmik mikrodalga arka planının (CMB) polarizasyonundaki dalgalanmalardır.

“Bu teleskoplar şimdiye kadar yapılmış en gelişmiş kozmik mikrodalga arka plan dedektör dizilerinden bazılarını kullanıyor” dedi.

Bilimsel gözlemlerin başlangıcı, Niemack’in şu anda dört lisans öğrencisi, yedi yüksek lisans öğrencisi, üç doktora sonrası öğrenci ve bir yerel lise gönüllüsünden oluşan ekibi için heyecan verici bir an oldu. Ekip, San Diego’daki California Üniversitesi’nden baş araştırmacı Brian Keating’in liderliğindeki işbirliğinin bir parçası olarak, dedektör dizisi tasarımları üzerinde çalışmanın yanı sıra teleskopun alt sistemlerinin her birini uygulayıp test etmek için yıllar harcadı.

Doktora öğrencisi Zachary Huber, “Bu teleskoplarla yapmayı umduğumuz keşiflerimiz var, ancak bu yeni teleskoplar kullanıma sunuldukça evren ve onun ilk galaksileri ve galaksi kümeleri hakkında ne öğreneceğimizden emin değiliz” dedi. “Sonunda umduğumuz gibi olsun ya da olmasın, bu keşifleri görmek beni heyecanlandırıyor.”

Küçük açıklıklı teleskopların her birinde, biri ortada diğer altısı tarafından çevrelenecek şekilde altıgen şeklinde düzenlenmiş yedi dedektör dizisi vardır. Bu dizilerin her birinin içinde yaklaşık 2.000 dedektör bulunmaktadır.

“Dedektörlerin çok düşük sıcaklıklara – eksi 273 derece C’ye veya mutlak sıfırın yaklaşık 10’da bir derece üstüne kadar soğutulması gerekiyor; böylece onları, erken evrenden gelen ışığın yoğunluğundaki küçük değişikliklere karşı son derece duyarlı hale getiriyoruz. teleskoplarımız” dedi Niemack.

Niemack, dedektör dizisinin çok karmaşık olduğunu söyledi. Optik bileşenler aslında ışığı topluyor; Küçük antenler, optik bileşenlerin her birinin arkasındaki ışığın iki farklı doğrusal polarizasyonunu ölçer. Nano-fabrik yapılar, ışığı dedektör dizisindeki devreler aracılığıyla iletir ve daha sonra bu ışığı, süper iletken geçiş noktasında çalışan süper iletken geçiş kenarı sensör cihazları kullanılarak ölçülebilen ısıya dönüştürür ve bu cihazların son derece hassas termometreler olarak kullanılmasına olanak tanır.

Doktora öğrencisi Ben Keller, teleskop için dedektör dizilerinin parçalarını test etme ve dedektörlerin performansını karakterize etme çalışmalarına ek olarak, özellikle sinir bozucu bir işe de imza attı: dedektörü elle taşımak zorunda kalan gruptan biriydi. ABD’den Şili’ye diziler.

Keller, “Her bir dizi yüzbinlerce dolara mal olduğundan ve son derece kırılgan olduğundan, onları dört havaalanından taşımak çok göz korkutucuydu” dedi. “Elbette, bunların teleskopa yerleştirilmesinde daha da dikkatli olmamız gerekiyordu.”

Simons Gözlemevi, And Sıradağları’ndaki Cerro Toco’nun 5.000 metre yukarısında yer alıyor; bu da işi zorlaştırıyor ve oksijen takviyesi kullanılmasını gerektiriyor.

Keller, “Bu yükseklikte çalışmak çok yorucuydu” dedi. “Hava çok ince ve güneş gerçekten çok yoğun. Oradaki ilk günümde iki kat giysiden dolayı güneş yanığı oldum.”

Huber, Yale Üniversitesi’nden iki işbirlikçisinin birkaç bilgisayar, ağ cihazı, büyük bir depolama sürücüsü ve teleskoplardan gelen verileri işleyip depolayacak diğer bilgi işlem altyapısını kurmasıyla geçen yıl Şili’deydi.

Geçtiğimiz yıl bunun üzerinde çalışan Huber, “Bu özel geziye katılmamızın motivasyonunun bir kısmı, eninde sonunda FYST için çok benzer ekipmanlar tedarik etmemiz ve kurmamız gerekmesiydi” dedi.

Simons Gözlemevi teleskoplarının dördü de aktif olarak bilim yapmaya başladığında bile, Niemack ve ekibinin aletler üzerindeki araştırma ve geliştirmeleri bitmiyor. Simons Gözlemevi, geniş açıklıklı teleskop için daha fazla dedektör ve daha fazla optik donanımının yanı sıra gözlemevine güç sağlayacak güneş panelleri üretmeye başladı bile.