Ay teleskobu projesi eski radyo dalgalarını aramayı hedefliyor

ABD Enerji Bakanlığı’nın (DOE) Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’ndaki bilim adamları, aya bir radyo teleskopu yerleştirmek için yeni bir çabaya öncülük ediyorlar. Başarılı olursa, proje evrenin Karanlık Çağlarını keşfetme yolunda ilk adımı atmış olacak.

Karanlık Çağlar, Büyük Patlama’dan yaklaşık 380.000 yıl sonra başlayan kozmolojik tarihin erken bir dönemidir. Karanlık Çağlarda yıldızlar veya gezegenler yoktu. Bilim adamlarının asla gözlemleyemediği bir zaman noktası. Karanlık Çağlardan gelen radyo dalgaları hala uzayda dolaşsa da, Dünya’daki radyo parazitinin bolluğu, bu sinyalleri incelemek isteyen bilim adamlarından gelen bu sinyalleri maskeledi.

Kozmologlar, “Karanlık Çağ Sinyali” olarak bilinen Karanlık Çağlardan gelen radyo dalgalarını tespit edebilirlerse, karanlık enerjinin doğası veya evrenin oluşumu gibi evrenin en büyük gizemlerinden bazılarının cevaplarını ortaya çıkarmaya yardımcı olabilirler.

Brookhaven fizikçisi Anže Slosar, “Yıldızlar oluşmadan önce evreni modellemek daha kolay. Neredeyse her şeyi tam olarak hesaplayabiliriz” dedi. “Şimdiye kadar, yalnızca kozmik mikrodalga arka plan adı verilen bir ölçüt kullanarak evrenin önceki aşamaları hakkında tahminlerde bulunabiliyoruz. Karanlık Çağlar Sinyali yeni bir ölçüt sağlayabilir. yeni fizik keşfettik.”

Şimdi, Ay Yüzeyi Elektromanyetik Deneyi-Gecesi (LuSEE-Night) adlı yeni bir proje, Karanlık Çağlar Sinyaline ilk kez erişmeyi hedefliyor. LuSEE-Night, geliştirilecek bir radyo teleskop için dikkate değer bir konsepttir. NASA ve DOE işbirliğiBrookhaven Lab, DOE’nin projedeki rolüne liderlik ediyor ve DOE’nin Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı önemli teknik destek sağlıyor.

LuSEE-Night, Karanlık Çağlar Sinyalinin algılanması için yeterli radyo sessizliğinin olduğu, yaşanması zor bir yere, yani ayın uzak tarafına ulaşma ve burada hayatta kalma becerisiyle tarih yazmaya hazırlanıyor.

Ayın karanlık yüzünde hayatta kalmak

Bazıları bunu “ayın karanlık yüzü” olarak bilebilir, ancak bilimsel olarak “ayın uzak yüzü” olarak bilinen şey ebediyen karanlık değildir. Ay’ın uzak tarafı, adını Dünya’dan görülememesi nedeniyle almıştır, ancak kendi gündüz ve gece döngüsünü yaşar.

DOE’nin LuSEE-Night’ın bilim programı ve operasyonlarına katkılarını yöneten ve ayrıca LuSEE-Night işbirliği sözcüsü. “İşte bu yüzden ayın hep aynı yüzünü görüyoruz. Ama göremediğimiz taraf, yani ayın uzak tarafı, ayın kendi kütlesi tarafından geceleri pek çok radyo paraziti kaynağından korunuyor.”

Dünyanın dört bir yanındaki kozmologlar, onlarca yıldır evreni ayın uzak tarafından gözlemlemekle ilgilendiler ve daha önce de ona ulaşmaya çalıştılar. Ancak Ay’ın uzak tarafının sağladığı radyo sessizliğine karşılık, verileri Dünya’ya geri göndermek şöyle dursun, bilimsel ekipmanın hayatta kalma şansının çok düşük olduğu hain bir ortam sunuyor.

Ay’ın uzak tarafı 14 Dünya günü boyunca tamamen karanlıkta, ardından 14 gün acımasız güneş ışığı alıyor. Bu, sıcaklıkların 250 ile -280 derece Fahrenheit arasında dalgalanmasına neden olur ve birkaç saat içinde dramatik bir değişiklik olabilir.

Brookhaven’in Enstrümantasyon Bölümünde kıdemli bir bilim adamı ve LuSEE-Night Projesi Enstrüman Bilimcisi olan Paul O’Connor, “Ay’a ulaşmak Mars’tan daha kolay, ancak diğer her şey daha zorlayıcı” dedi. “Son 50 yılda sadece bir robot gezginin Ay’a inmesinin, altısının ise 100 kat daha uzak olan Mars’a inmesinin bir nedeni var. Vakum ortamı, ısıyı uzaklaştırmayı zorlaştırıyor ve bir sürü radyasyon var. ”

LuSEE-Night, 14 gün boyunca sürekli karanlığın üstesinden gelirken ve türünün ilk örneği bilimi yürütürken, gündüzleri vakumlu bir ortamda ısıyı reddetmeli ve geceleri donmasını önlemelidir.

O’Connor, “Güç, yalnızca boyutuna göre çok verimli olabilen bir pilden gelmelidir” dedi. “Daha güçlü piller daha ağırdır ve aya uçuş görevinin katı bir kütle sınırı vardır. Dağıttığımız güç konusunda çok cimri olmalıyız ve bu bizi güç ile güç arasında ödün vermemiz gereken tanıdık bir alana sokuyor. ve hassasiyet.”

Katı tasarım gereklilikleri altında dünya lideri bilimsel enstrümantasyon oluşturmak, Brookhaven Lab’in Enstrümantasyon Bölümü için uzun süredir devam eden bir uzmanlık alanıdır.

O’Connor, “Yüksek enerji fiziği deneylerindeki atom altı parçacıkları veya Ulusal Synchrotron Işık Kaynağı II’deki ultra parlak X-ışınlarını tespit etmek için, duyarlılığın nihai sınırlarına ulaşan uzun bir bina detektörü enstrümantasyonu geçmişimiz var” dedi. “Son 15 yılda daha fazla astrofizik uygulamasına yöneldik. En önemlisi, Brookhaven, Rubin Gözlemevi için 3,2 gigapiksel sensör dizisini geliştirdi. Bu, şimdiye kadar yapılmış en büyük şarj bağlantılı cihaz (CCD) dizisi.”

Brookhaven’ın LuSEE-Night projesindeki liderlik rolü, radyo kozmolojisinde de uzmanlık getiriyor. Özellikle, Laboratuar daha önce bir prototip radyo teleskop tasarlama, inşa etme ve çalıştırma yeteneğini göstermiştir. Laboratuarın Enstrümantasyon Bölümü ve Fizik Bölümünden fizikçiler, mühendisler ve teknisyenler, prototipi oluşturmak ve uzak kozmosun geniş alanlarını yüksek hassasiyetle gözlemlemek için işbirliği yaptı.

Laboratuarın bilimsel ve teknik uzmanlığı, LuSEE-Night’ın iddialı bilim hedeflerine ve tasarım gereksinimlerine – özellikle de oldukça hassas radyo teleskoplar geliştirmek için – ulaşmak için kritik bir kombinasyondur.

Slosar, “LuSEE-Night standart bir radyo teleskopu değil” dedi. “Daha çok bir radyo alıcısı. Bir FM radyo gibi çalışacak, benzer bir frekans bandındaki radyo sinyallerini alacak. Spektrometre bunun merkezinde yer alıyor. Bir radyo alıcısı gibi, radyo frekanslarını ayırabilir ve sinyalleri döndürür Uzmanlığımızın bize bir başlangıç ​​noktası verdiği yer burasıdır. Daha önce hiç kimse böyle bir cihaz yapmamış olsa da, en önemli bileşeni, çok hassas bir spektrometreyi nasıl yapacağımızı biliyoruz.”

Brookhaven, çok önemli olan spektrometreyi inşa etmenin yanı sıra DOE’nin tüm teleskopu inşa etme çabalarına liderlik ediyor.

LuSEE-Night İnşaat Proje Müdürü Brookhaven bilim adamı Sven Herrmann, “LuSEE-Night’ın elektronik aksamını inşa edeceğiz, pilleri, güneş panellerini ve iletişim ekipmanlarını tedarik edeceğiz ve cihazın tüm bileşenlerinin uyumlu ve uzay uçuşu için uygun olmasını sağlayacağız” dedi. DOE’nin misyonun bir parçası ve Kavli Parçacık Astrofiziği ve Kozmoloji Enstitüsü’nde araştırmacı. “İç ekipman montajını halledeceğiz, ardından parçaları son entegrasyon için UC Berkeley’in Uzay Bilimleri Laboratuvarına göndereceğiz. NASA, aya ulaşım sağlamak için özel şirketlerden yararlanan Ticari Ay Yükü Hizmetleri programı aracılığıyla lansmanı koordine edecek.”

Ay’ın uzak tarafına indikten sonra, LuSEE-Night’ın iniş aracı herhangi bir parazit oluşturmaması için kalıcı olarak kapanacaktır. Teleskop daha sonra, veri toplamak için bir döner tabla üzerine Berkeley Lab tarafından geliştirilen dört adet üç metre uzunluğundaki anteni yerleştirecek. Ardından, LuSEE-Night en büyük zorluğuyla yüzleşmek zorundadır: ayın uzak tarafındaki ilk gecesini atlatmak.

Bilim adamları, Dünya’daki evlerinde, LuSEE-Night’ın ilk veri setini toplayıp Dünya ile konuşan bir aktarma uydusuna iletmesi için 40 gün sabırla beklemek zorundadır. O zamana kadar, LuSEE-Night’ın hayatta kalıp kalmadığını bilemeyecekler.

LuSEE-Night hayatta kalırsa, işbirliği asıl amacına ulaşmış olacak: Ay’ın uzun zamandır aranan uzak tarafının radyo kozmoloji deneyleri için erişilebilir olduğunu kanıtlamak. Bilim adamları daha sonra gelecekte, gerekirse uzak Karanlık Çağlar Sinyalini tespit etmek için daha donanımlı olan daha ayrıntılı bir teleskop geliştirmek için bir kavram kanıtına sahip olacaklar.

LuSEE-Night, öncelikle bir yol bulucu olarak kabul edilirken, iki yıl boyunca veri toplamak için tasarlanmıştır ve muhteşem keşifler mümkündür. LuSEE-Night ana hedefini aşabilir ve Karanlık Çağlar Sinyalini kendi başına tespit edebilir, hatta yol boyunca kozmosun derinliklerinde gizlenmiş yeni ve beklenmedik gizemleri ortaya çıkarabilir.