علم الفلك الراديوي: من جذور الهواة إلى المجموعات العالمية – عالم الفيزياء

علم الفلك الراديوي: من جذور الهواة إلى المجموعات العالمية – عالم الفيزياء

بعد أن خرج من بداياته كهواة في الساحات الخلفية لمهندسي الراديو، أصبح علم الفلك الراديوي الآن محط اهتمام النخبة والاتحادات العالمية. إيما تشابمان يوضح كيفية تطور الموضوع ولماذا يحتاج إلى تحقيق توازن دقيق بين جذوره العلمية والهندسية

لقد كنت أفكر كثيرًا في هويتي مؤخرًا. عندما يسألني شخص ما عما أفعله، أصف نفسي كعالم فلك راديوي، أو عالم كونيات، أو عالم فيزياء فلكية - اعتمادًا على حالتي المزاجية ومن أتحدث إليه. لكنني لم أشعر أبدًا أنني أنتمي تمامًا إلى أي من هذه الخيارات. بدا لي أن سعيي وراء النجوم الأولى باستخدام البيانات الراديوية لا يتناسب تمامًا مع مناقشات علماء الكونيات المتوترة حول النماذج التضخمية والطاقة المظلمة. وبالمثل، عندما كنت أزور التلسكوبات الراديوية، تدفقت فوق رأسي مصطلحات "المستقبلات" و"المكاسب".

إن عبارة "عالم الفلك الراديوي" هي عبارة غريبة، حيث نادرًا ما نسمع العلماء يربطون أنفسهم بشكل وثيق بأي طول موجي آخر. على سبيل المثال، لم أسمع قط عبارة "عالم فلكي لأشعة جاما". لكن بعد أن قمت بزيارة مجموعات من علماء الفلك الراديوي الهواة خلال العام الماضي، أدركت أنني لا أمتلك بعد المهارات اللازمة لأطلق على نفسي لقب "عالم الفلك الراديوي" الحقيقي. إن هذه التسمية هي وسام شرف لا يمكن للمرء أن يحصل عليه بمجرد استخدام البيانات المأخوذة بواسطة التلسكوبات الراديوية.

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world.jpg" data-caption="الوجه الحديث تم بناء مصفوفة كارل جي جانسكي الكبيرة جدًا (VLA) في نيو مكسيكو بالولايات المتحدة بين عامي 1973 و1981. وقد تم ترتيب التلسكوبات الراديوية البالغ عددها 28، كل منها مزود بطبق يبلغ طوله 25 مترًا، في مقياس تداخل على شكل حرف Y. (بإذن من: Bettymaya Foott, NRAO/AUI/NSF)” title=”انقر لفتح الصورة في النافذة المنبثقة” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from- هواة-جذور-إلى-مجموعات-عالمية-فيزياء-world.jpg”>صف من التلسكوبات الراديوية الكبيرة عند غروب الشمس

أنا عضو نشط في مرصد صفيف الكيلومتر المربع (SKAO)، وهو تلسكوب راديوي دولي قيد الإنشاء حاليًا في جنوب أفريقيا وغرب أستراليا. على الرغم من أن المقر الرئيسي للمشروع هو مرصد بنك جودريل في المملكة المتحدة، إلا أن SKAO هو مشروع عالمي بشراكات تمتد من أستراليا والصين وإيطاليا وهولندا إلى البرتغال وجنوب أفريقيا وإسبانيا وسويسرا والمملكة المتحدة.

الفلكي مقابل المهندس

بحسب عالم الفيزياء الفلكية فيليب دايموند، المدير العام لـ SKAO، غالبًا ما تمتد مكالمات المشروع واجتماعاته إلى حوالي 20 منطقة زمنية. مع مثل هذا المرصد العالمي والمكتظ بالسكان، ليس من المستغرب أن العديد من الأشخاص الذين يديرون مشروع SKA هم من خلفيات تجارية. قال دايموند مازحًا ذات مرة إن البعض لن يلمسوا التلسكوب أبدًا. ولكن هذا ليس بالأمر السيئ – فهم ليسوا هناك بسبب حبهم للنجوم. إنهم موجودون هناك لأنهم يعرفون كيفية الحفاظ على ازدهار الشركات المعقدة، بحيث يحصل المستخدم النهائي (مثلي) على بيانات عالية الجودة تتدفق إليهم في الوقت المحدد.

لا شك أن دايموند حصل على شارة "عالم فلك راديوي" - وبالفعل حصل على درجة الدكتوراه في هذا الموضوع، وقد وجدته حياته المهنية يعمل في معظم مرافق الراديو الكبرى في العالم. عند الحديث معه، من الواضح أنه يحب العناصر الأساسية للآلات بقدر ما يحب العلوم التي تتيحها. وفي أسفل التسلسل الهرمي، لا يوجد الجميع في موقع واسع. هناك انقسام واضح بين علماء الفلك والمهندسين، مع استثناءات قليلة فقط.

الاتحادان، الهندسة والعلوم، لهما مؤتمرات منفصلة، ​​على الرغم من أنني لا أعتقد أن أي شخص سيختبر مهاراتك في اللحام في اللقاء الهندسي، لمنحك الدخول. على الرغم من أنني حضرت أحد مؤتمرات الهندسة منذ سنوات عديدة، إلا أنني أؤيد معسكر العلوم وأستطيع أن أخبركم: في بعض الأحيان يبدو هذا الانقسام أشبه بالهوة. يتحسّر المهندسون على العلماء الذين يطلبون الكثير ولا يفهمون حدود التكنولوجيا. وفي الوقت نفسه، في المؤتمرات العلمية، أعرب العلماء عن يأسهم بصوت عالٍ من أي تغييرات في الهوائي من شأنها أن تقلل من أهدافهم العلمية، واشتكوا من أن المهندسين لا يفهمون الإمكانات العلمية التي تذهب أدراج الرياح.

هذه المحادثات ليست فريدة من نوعها بالنسبة لـ SKA، ولكن يتم نطقها لأن حجم التعاون كبير جدًا. وتتمركز الغالبية العظمى من الباحثين المشاركين في جامعاتهم وشركاتهم في جميع أنحاء العالم، وليس في مكان واحد قد تتاح لهم فيه فرصة الالتقاء والتقليل من القبلية.

ومن نواحٍ عديدة، نشهد عودة علم الفلك الراديوي إلى جذوره، والذي بدأ بزواج غير مستقر بين علم الفلك والهندسة الكهربائية. لقد استغرق الأمر وقتًا حتى يتعلم العلماء في هذين المجالين كيفية التعايش وتعليم أبنائهم الأكاديميين، ولكن في نهاية المطاف أنتجت الجامعات علماء فلك راديو جاهزين أنشأوا مرافق الراديو العظيمة في الستينيات وما بعدها.

جذور ترفيهية

كان علم الفلك الراديوي رائدا من قبل مهندس مختبرات بيل كارل جانسكي والعلماء البريطانيين جيمس ستانلي مرحبًا و برنارد لوفيل (انظر المربعات أدناه). لم تكن اكتشافاتهم الأولى ممكنة إلا بفضل عمل مهندسي الكهرباء وعلماء الفلك والهواة معًا. ولكن مع تحول علم الفلك الراديوي واسع النطاق على نحو متزايد إلى تعاون بين تخصصين صارخين ــ المهندسين من ناحية والعلماء من ناحية أخرى ــ فماذا عن الهواة في كل المهن؟ فهل ما زال هناك مجال للمجموعة التي لعبت مثل هذا الدور الحيوي في نشأة هذا المجال؟

كارل يانسكي: المهندس

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world-1.jpg" data-caption="المهندس قام كارل جانسكي (في الصورة على اليسار في ثلاثينيات القرن العشرين) ببناء هوائي دوار (على اليمين) للحصول على تغطية للسماء بأكملها بتردد 1930 ميجاهرتز. مع "Jansky's Merry-go-round" التقط عواصف رعدية وهسهسة غريبة تحركت طوال اليوم. (مجاملة: NRAO/AUI/NSF)” title=”انقر لفتح الصورة في النافذة المنبثقة” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/20.5/2024/radio-astronomy-from-amateur-roots -to-worldwide-groups-physics-world-04.jpg”>صورتان بالأبيض والأسود: رجل في مكتب وهيكل معدني كبير على عجلات

في عام 1928 كان كارل يانسكي مهندسًا مختبرات بيل في الولايات المتحدة، حيث كانت مهمته هي تقليل التشققات المزعجة في الجلد جديد خدمة الهاتف اللاسلكي عبر المحيط الأطلسي بتكلفة 25 دولارًا للدقيقة (400 دولار اليوم). معظم الضوضاء التي وجدها كانت بسبب اضطرابات محلية - مثل العواصف الرعدية - ولكن كان هناك هسهسة أقل ومستمرة في سماعات الرأس التي لم يتمكن من تحديدها. من خلال استخدام مهاراته الهندسية بشكل جيد، قام يانسكي ببناء "Merry-go-Round" الخاص به، وهو عبارة عن ترتيب بعرض 30 مترًا من حلقات الأسلاك المستطيلة التي تعمل معًا كهوائي، وكلها موضوعة على عجلات Ford Model T مُعاد استخدامها. كان هذا خلال فترة الكساد الكبير، وكانت الأموال نادرة.

تبع ذلك عام محبط، حيث طارد يانسكي الهسهسة عبر السماء، وكان مقتنعًا في البداية أنها قادمة من الشمس. ولكن بحلول عام 1932، أدرك في النهاية أن المصدر الحقيقي هو مركز مجرتنا. لم يتوصل جانسكي إلى هذا الاستنتاج بمفرده. لم يتجلى الإدراك إلا عندما اقترح أحد زملائه الفلكيين رسم بيانات من العام بأكمله معًا، وتم حل التحول اليومي لمدة 4 دقائق من تلقاء نفسه: الوقت الفلكي الدقيق (الوقت الذي تحدده الحركات اليومية الظاهرة للنجوم) الذي تراه في الأجسام خارج المجموعة الشمسية. نظام. لسوء الحظ، بما أن مختبرات بيل لم تكن منخرطة في علم الفلك الراديوي، لم يتابع يانسكي هذا الاكتشاف، ولكن تم المضي قدمًا في بحثه من قبل عالم الفلك الهاوي غروت ريبر.

غروت ريبر: أول عالم فلك راديوي

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/2024-03-Chapman-ReberScope_GB60.jpg" data-caption="أول عالم فلك راديوي يعتبر التلسكوب الذي صنعه غروت ريبر ذاتيًا على نطاق واسع هو أول تلسكوب راديوي في العالم. تم تشييده في الأصل عام 1938 في الفناء الخلفي لمنزله في ويتون، إلينوي. وعندما ذهب للعمل في المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي في الستينيات، قام بنقل تلسكوبه وبرج الاستقبال الخاص به إلى جرين بانك في ولاية فرجينيا الغربية. (Courtesy: NRAO/AUI/NSF)” title=”انقر لفتح الصورة في النافذة المنبثقة” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/1960/2024/03-2024-Chapman-ReberScope_GB03.jpg ">صورة بالأبيض والأسود لرجل يقف أمام تلسكوب لاسلكي

لعدة سنوات بعد اكتشاف يانسكي عام 1932، كان هناك عالم فلك راديوي واحد في العالم بأكمله، وكان أحد الهواة معروفًا بغرابة الأطوار. كان غروت ريبر، وهو مهندس أمريكي شاب كان يعمل لدى شركة تصنيع معدات راديو في شيكاغو، قد التهم أدبيات يانسكي قبل الحرب واتصل بمختلف الأقسام الأكاديمية وسألهم متى سيتصرفون بشأن هذا الاكتشاف المهم بشكل واضح. لقد تعرض للتجاهل مرارًا وتكرارًا، وفي النهاية، بعد أن سئم من عدم احترام علماء الفلك المحترفين، قرر في عام 1936 بناء تلسكوب راديوي في الحديقة الخلفية لمنزل والدته.

باستخدام مهاراته كمهندس راديو، توصل ريبر إلى أفضل شكل للطبق (قطع مكافئ من شأنه أن يكون بمثابة مخطط لمعظم أطباق الراديو المستقبلية). ثم أخذ إجازة صيفية من العمل وراتبًا لمدة عام من البنك وقام ببناء طبق بطول 9.6 م. خشي الجيران من أن يغير الطقس، وقام الطيارون بتغيير مسارهم لتجنبه، واستخدمه أطفال المدارس كإطار للتسلق عندما لم يكن ينظر.

أكد ريبر، دون رادع، تجارب يانسكي لأول مرة، ثم رسم خريطة لسماء الراديو بأكملها في أوائل الأربعينيات، مكتشفًا المجرة الراديوية الأولى Cygnus A. كما قام أيضًا ببعض القياسات الراديوية الشمسية الأولى، بينما كان علماء الفلك المحترفون لا يزالون يستيقظون على إمكانات علم الفلك الراديوي بعد رفع السرية عن الوثائق بعد الحرب العالمية الثانية. عندما أصبحت نتائج ريبر (ونتائج جيمس ستانلي هاي وبرنارد لوفيل لاحقًا) أكثر شهرة، كان هناك اندفاع لمراقبة سماء الراديو.

يمكن لأولئك الذين لديهم خلفية فيزيائية أن يصنعوا المعدات ولكن ليس لديهم أدنى فكرة عما كانوا يكتشفونه. وفي الوقت نفسه، كان علماء الفلك يعرفون ما يريدون النظر إليه، لكنهم لم يتمكنوا من فهم الهندسة الكهربائية. في هذه السنوات الأولى، لم يتمكن الأكاديميون من تقديم سوى نصف المهارات اللازمة لعالم فلك راديوي حقيقي: يمكنهم فهم التجربة أو فهم النتائج. يبدو أن ريبر هو الشخص الوحيد الذي يمكنه القيام بالأمرين معًا. وحيدًا في حديقة والدته، كان ريبر أول عالم فلك راديوي، سواء كان هاوًا أو محترفًا، وظل كذلك لأكثر من عقد من الزمن.

جيمس ستانلي مرحبًا: المعلم

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/2024-03-Chapman-Hey.jpg" data-caption="المعلم جيمس ستانلي هاي في عام 1958 في Meudon House في إنجلترا. (تصوير ليو غولدبرغ، بإذن من AIP Emilio Segrè Visual Archives)” title=”انقر لفتح الصورة في النافذة المنبثقة” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/2024-03-Chapman -Hey.jpg”>صورة بالأبيض والأسود لرجل يرتدي بدلة خارج منزل كبير

في عام 1942، فشلت شبكة الدفاع الرادارية التابعة لسلاح الجو الملكي البريطاني (RAF) لمدة يومين مثيرين للقلق. وجد الفيزيائي جيمس ستانلي هاي نفسه مسؤولاً عن معرفة سبب حدوث الفشل. لقد تم تجنيده من تدريس الفيزياء في مدرسة بيرنلي النحوية في لانكشاير في بداية الحرب العالمية الثانية، عندما انضم إلى مدرسة بيرنلي النحوية في لانكشاير. مجموعة أبحاث العمليات العسكرية. لقد حصل هاي على إحاطة سريعة حول الهندسة اللاسلكية وتم تعيينه مسؤولاً عن فريق مسؤول عن تحسين رادار المدافع المضادة للطائرات. من خلال الإسناد الترافقي للتوقيت والمدى الذي عانت فيه كل محطة رادار من انقطاع التيار الكهربائي، توصل هاي إلى أن مصدر فشل الرادار كان الشمس.

لو كان عالمًا فلكيًا لكان في حيرة من أمره، حيث كان معظم علماء الفلك في ذلك الوقت يعلمون أنه لم يكن هناك سوى فشل في محاولات اكتشاف موجات الراديو الشمسية. حتى توماس إديسون لم ينجح. ومع ذلك، بصفته مدرسًا للفيزياء، لم يكن لدى هاي مثل هذه الأفكار المسبقة، واعترف بسهولة بجهله. حتى أنه ذهب إلى حد استدعاء مرصد غرينتش الملكي للسؤال عما إذا كان هناك أي خطأ في الشمس. وكما حدث، فقد تبين أنه كان هناك، كما أكد علماء الفلك في غرينتش. في الواقع، اكتشف هاي أنه خلال النافذة المحددة وجدت محطات الرادار نفسها غارقة في الضوضاء، وقد ظهرت بقعة شمسية وحشية على سطح الشمس.

في ذلك الوقت، لا بد أن سلاح الجو الملكي البريطاني كان سعيدًا لأن المصدر لم يكن تقنية تشويش ألمانية جديدة، وكان شاكرًا لأنه لم تكن هناك غارة بينما كانت الدفاعات عمياء. بعد الحرب، وبعد رفع السرية عن عمله، بدأ هاي في إلقاء المحاضرات، لكن مجتمع علم الفلك لم يكن لطيفًا. من كان هذا الرجل، المعلم على الأقل، ليخبرهم أن الشمس تبث موجات الراديو؟ سخيف!

ولحسن الحظ، جاء تبريره سريعًا، في عام 1946، عندما عبرت بقعة شمسية عملاقة أخرى القرص الشمسي وأحدثت نفس التداخل. في هذه المرحلة، تم تأسيس علم الفلك الراديوي كمهنة جادة في جميع أنحاء العالم، وقام هاي وغيره من الفيزيائيين (بما في ذلك برنارد لوفيل) بالبحث عن معدات الرادار المهجورة في زمن الحرب وصنعوا أجهزة الاستماع الخاصة بهم. لكن هذه المرة، لم يتم توجيههم نحو طائرات العدو، بل نحو النجوم.

برنارد لوفيل: الفيزيائي

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world-4.jpg" data-caption="الفيزيائي استخدم برنارد لوفيل الحقول النائية المملوكة لجامعة مانشستر في بنك جودريل لإنشاء معدات الرادار المتبقية من زمن الحرب. اختار لاحقًا هذا الموقع لبناء تلسكوب مارك الأول، والذي أعيدت تسميته الآن بتلسكوب لوفيل. (بإذن من: مركز بنك جودريل للفيزياء الفلكية، جامعة مانشستر)” title=”انقر لفتح الصورة في النافذة المنبثقة” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from -هواة-جذور-إلى-مجموعات-عالمية-فيزياء-world-4.jpg”>صورتان بالأبيض والأسود: رجل يرتدي بدلة وتلسكوب كبير قيد الإنشاء

وعندما بدأت الحرب العالمية الثانية عام 1939م. برنارد لوفيل كان باحثًا في جامعة مانشستر بالمملكة المتحدة، حيث كان يتصور مسارات الجسيمات المؤينة من خلال البخار في غرفة السحاب. تم تكليف لوفيل بتطوير وحدات رادار محمولة، لكنها كانت تعاني من مصدر مزعج للتداخل. وفي نهاية المطاف، عُزيت الإشارات الكاذبة إلى وابل من الجسيمات التي تتفاعل مع الغلاف الأيوني وتنتج موجات راديو باعثة - وهو اكتشاف مصادفة للوفيل. بعد أن ناضل مع الغرف السحابية الموجودة أعلى الطاولة، أدرك أنه يمكنه الاعتماد على الغلاف الجوي للأرض كمسرع للجسيمات وغرفة سحابية.

بعد الحرب، "أنقذ" لوفيل وآخرون - بما في ذلك زميله في زمن الحرب جيمس هاي - بعض معدات الرادار المهجورة ووضعوها في حقول موقع صغير تابع لجامعة مانشستر، في جودريل بنك. كان من المفترض أن يعني الموقع الهادئ أنه سمع رنين الرادار يلتقط آثار وابل الجسيمات مرة كل ساعة. ولكن، لدهشته، سمع تنافرًا. واقترح هاي أن إشارات لوفيل يمكن أن تكون بسبب دخول صخرة فضائية إلى الغلاف الجوي للأرض. إن المسارات المتأينة التي خلفتها هذه النيازك ستعكس إشارات الراديو، مما يكشف عن موقعها.

وسرعان ما اكتشف لوفيل، الذي لم يكن مؤهلاً بأي حال من الأحوال للتفكير في النيازك، أن علماء الفلك المحترفين لم يكن لديهم الوقت ولا الرغبة لاستخدام تلسكوباتهم الثمينة لدراستها أيضًا. لقد تركوا هذا العمل للهواة. وهكذا اقتنع لوفيل مانينغ برنتيس - محامٍ نهارًا، وعالم فلك هاوٍ ليلًا - للانضمام إليه في بنك جودريل أثناء هطول الشهب الكبير التالي. كان برنتيس يستلقي على كرسيه ويصرخ متى وأين رأى نيزكًا. في كل مرة، كان لوفيل يدير معدات الرادار في هذا الاتجاه ويصرخ إذا كان هناك أصوات على شاشة الرادار.

سرعان ما أصبح واضحًا أن لوفيل كان يسجل بالفعل زخات نيزكية. لقد تم نسيان الغرف السحابية وفيزياء الجسيمات، وبدأ لوفيل في جمع الأموال لبناء تلسكوب مارك الأول في بنك جودريل (أعيدت تسميته لاحقًا بتلسكوب لوفيل) وبدأ طريقه ليصبح أحد أعظم علماء الفلك الراديوي في القرن العشرين. كل ما يتطلبه الأمر هو دروس من أحد الهواة.

كلمة "الهواة" لها معنيان شائعان: "الشخص الذي ينخرط في السعي أو الدراسة أو العلم أو الرياضة كهواية وليس كمهنة" و"شخص يفتقر إلى الخبرة والكفاءة في فن أو علم". من البستنة إلى الأعمال اليدوية، هناك العديد من المهارات التي لا أتقاضى فيها أجرًا وغير كفؤة، ولذا يجب أن نذهب إلى ما هو أعمق من ذلك. في الواقع، الجذر اللاتيني للكلمة هو الهاوي، بمعنى "الحبيب". حرفيًا، أن تكون هاويًا في السعي هو أن تحبه، وأن يكون لديك شغف به.

اتضح أنني كنت أحكم بشكل غير عادل على أولئك الذين يمارسون هوايات الهواة، وليس أقلها في المجال الذي اعتقدت أنني أعرفه أفضل من أي شخص آخر: علم الفلك الراديوي. ربما لا يحصل علماء الفلك الهواة على أجر، أو قد ينتجون أبحاثًا أكاديمية رفيعة المستوى، لكن أصوات النيزك وهسهسة درب التبانة في سماعات الرأس تجعلهم يبتسمون من الفرح.

أثناء بحثي عن معادل حديث لعالم الفلك الراديوي الأمريكي الرائد غروت ريبر (انظر الإطار أعلاه)، صادفت العديد من جمعيات نوادي علم الفلك الراديوي للهواة، التي تراقب كل شيء، بدءًا من الأذرع الحلزونية المجرية، وحتى النجوم النابضة، على نحو مدهش. عند التحدث مع عدد قليل - بما في ذلك مجموعة علم الفلك الراديوي لعلم الفلك البريطاني للهواةأطلقت حملة نادي لينكولن لعلم الفلك للهواة، و نادي ساتون ومانسفيلد لعلم الفلك للهواة - أدركت أنني لا أشعر بأنني أحد الهواة في أي مكان أكثر من نادي هواة علم الفلك.

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world-5.jpg" data-caption="مشروع العاطفة يقوم عالم الفلك الراديوي الهاوي لورانس نيويل حاليًا ببناء مرصد يُطلق عليه اسم «المنطقة الواحدة والخمسين وثلاثة أرباع» في سوفولك بالمملكة المتحدة، كمشروع تقاعد. يضم المرصد عدة أطباق تم التبرع بها في حالات بناء مختلفة. وهي تشمل طبقين قابلين للتوجيه بالكامل بطول 4 أمتار (ويمكن استخدامهما بجهد لاستقبال النجم النابض) وطبقين بطول 3 أمتار يعملان كمقياس تداخل عند تردد 1420 ميجاهرتز. يقوم نيويل أيضًا بتطوير جهاز استقبال لأصداء شومان. (بإذن من: الدكتور لورانس نيويل)” title=”انقر لفتح الصورة في النافذة المنبثقة” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to -worldwide-groups-physics-world-5.jpg”>صف من أطباق التلسكوب المتعددة على العشب أمام مبنى حجري منخفض

في الواقع، عندما أقابل مثل هذه المجموعات، لا بد أن أبدو محبطًا جدًا للأعضاء؛ لا يعني ذلك أنني شعرت بهذه الطريقة من قبلهم. عادةً ما يُحسن علماء الفلك البصري المقيمون في هذه الأندية التعافي من توقفاتهم الصادمة بعد أن أعترف بأنني لا أعرف إلى أي كوكب أو كوكبة أو نجم يشيرون إليه، بينما يحاول هواة الراديو بأدب تجاوز قلة خبرتي في البناء أو صيانة التلسكوبات الراديوية.

تزين الأطباق الأسطح، وتمتد خطوط الأسلاك عبر الأعمدة، والهوائيات بجميع أشكالها تشير نحو السماء. التكنولوجيا بسيطة للغاية ومألوفة المظهر بحيث من السهل افتراض أن الأشخاص الموجودين في الحظائر يحاولون فقط الاستفادة من خدمة الراديو أو التلفزيون المجانية. ومع ذلك، بالنسبة لي، أشعر بالإثارة عندما أرى الهوائيات مصممة لالتقاط عواصف المشتري أو قياس التوهجات الشمسية القادمة.

الأشخاص الذين يقومون بصيانة هذه التلسكوبات طوعًا هم في أغلب الأحيان رجال متقاعدون اعتادوا العمل في مجالات مثل الهندسة الكهربائية أو علوم الرادار. إنهم خبراء في تكنولوجيا الراديو الأرضية، وبعد تقاعدهم، حولوا أجهزتهم للبحث عنهم - إما من أجل التحدي الخالص، أو لأن أطبائهم أخبروهم أنه لا ينبغي لهم بعد الآن حمل أنابيبهم البصرية الضخمة عبر الحقول الجليدية المظلمة.

لا يزال هناك الكثير من علماء الفلك الراديوي المحترفين الذين لديهم معرفة بهوائياتهم التي تقترب من مستوى همس الحصان - لكنني التقيت بهم في الغالب في التلسكوبات الأقدم والأصغر حجمًا وبشكل أقل بين جيلي من الأكاديميين. في عمليات التعاون الكبيرة، نادرًا ما يكون علماء الفلك الراديوي مثل هؤلاء نادرين هذه الأيام، وذلك بسبب ضرورة الحجم. من وجهة نظري، هذه خسارة. وفي الأكواخ الباردة والمتهالكة الخاصة بمجموعات الهواة، اكتشفت من جديد روح علم الفلك الراديوي. هؤلاء هم علماء الفلك الراديوي الحقيقيون، سواء كانوا هواة أم لا.

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world-6.jpg" data-caption="علم المواطنالمملكة المتحدة نيزك منارة هو مشروع علمي مواطن لبناء نظام لدراسة النيازك والغلاف الأيوني. وهي تتألف من منارة بالقرب من نوتنغهام (يسار) وأربعة أجهزة استقبال في جميع أنحاء المملكة المتحدة. وبالتعاون بين راديو الهواة وعلم الفلك الراديوي، ساهمت كل من جمعية الراديو في بريطانيا العظمى والجمعية الفلكية البريطانية في التكاليف، بينما أدار المتطوعون المشروع. يستطيع نايجل "سباركي" كانينجتون (على اليمين) إلقاء نظرة على آثار النيازك المكتشفة في مركز علم الفلك الراديوي في مرصد شيروود بالمملكة المتحدة، حيث يعمل منسقًا لعلم الفلك الراديوي. (CC BY Phil Randall، مع معلومات إضافية من بريان كولمان)." title=”انقر لفتح الصورة في النافذة المنبثقة” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world -6.jpg”>صورتان: منارة راديو ورجل يجلس على مكتب ينظر إلى عدة شاشات للبيانات

يلوح التاريخ في الأفق فوق مقر SKA في مرصد بنك جودريل، حيث يقع في ظل تلسكوب لوفيل الشهير. كان هذا الطبق الذي يبلغ طوله 76 مترًا أكبر طبق راديو قابل للتوجيه في العالم عندما تم بناؤه في عام 1957، ويعني الإنجاز الهائل لبنائه أن اثنين فقط من التلسكوبات قد تجاوزاه منذ ذلك الحين (في إيفلسبيرج، ألمانيا، و تلسكوب جرين بانك في فرجينيا الغربية بالولايات المتحدة).

تُعد مصفوفات التلسكوبات الراديوية واسعة النطاق، مثل SKA، الخطوة الحيوية التالية لجمع الضوء على مناطق أكبر. والواقع أن SKA عبارة عن مقياس تداخل، يتألف جزء منه من 130,000 ألف هوائي في صحراء غرب أستراليا، مرتبطة بحيث تتمكن موجات الراديو ذات الطول الموجي الطويل القادمة من "رؤية" منطقة تجميع عملاقة تتحايل على قيود الهندسة الميكانيكية للطبق المادي.

من السهل تجسيم الطبق المفرد وحبه؛ أظن أن مجموعة مكونة من 130,000 ألف هوائي من غير المرجح أن تحفز هذا القدر من الحب والولاء. ربما سيُعجب المرء بالهوائي 118,456، والذي يبدو دائمًا غير متصل بالإنترنت يوم الثلاثاء، ولكن مهندس البيانات هو من يضحك. ربما لن يعرف عالم الفلك أبدًا.

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world-7.jpg" data-caption="علم الفلك المستقبلي تصور فني لمحطات SKA-Low المخطط لها في مورشيسون، أستراليا الغربية. وستضم هذه المجموعة 131,072 هوائيًا منخفض التردد، يبلغ ارتفاع كل منها 2 متر، مجمعة في 512 محطة. سيتم بناء المكونات في جميع أنحاء العالم. (حقوق النشر: DISR)” title=”انقر لفتح الصورة في النافذة المنبثقة” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide -groups-physics-world-7.jpg”>منطقة صحراوية كبيرة تضم عدة مجموعات دائرية مكونة من مئات الهوائيات الصغيرة

عالم الفلك الراديوي المارق

ويشكل هذا النقص في المعرفة الموحدة مصدر قلق لبعض علماء الفلك الراديوي، الذين يعرفون مدى أهمية فهم كيفية جمع البيانات. لقد وجدت أحد هؤلاء الفلكيين في قسم الفيزياء في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، الولايات المتحدة. كمدير لها مختبر علم الفلك الراديوي, آرون بارسونز قدم مساهمات كبيرة في مجال بحثي عن النجوم الأولى، حيث ترأس مجموعة من العلماء في بحثهم عن إشارات الراديو من الكون المبكر. بالنسبة لي، كانت التجول في مختبره بمثابة تجربة سحرية. انطلقت في الأنحاء، ورفعت الصفائح المعدنية وأعجبت بالهوائيات المختلفة بينما كنت أستمع بنشوة بينما كان بارسونز يتحدث عن كل قطعة، كما لو كان أمينًا شغوفًا بالفن.

آرون بارسونز هو الآن ما أحب أن أفكر فيه كعالم فلك راديوي مارق، يدير ظهره لتطور المجال نحو التعاون العالمي

ويعرب بارسونز بحرية عن قلقه ــ الذي يقترب من السخرية ــ فيما يتصل بالتعاون الكبير، وذلك بسبب الانقسام الطبيعي في الخبرة الذي تمليه الكفاءة. في الواقع، هو الآن ما أحب أن أفكر فيه كعالم فلك راديوي مارق، يدير ظهره لتطور المجال نحو التعاون العالمي. حتى أنه يقضي عطلاته في التخييم بمفرده أو مع ابنه في أجزاء معزولة من الولايات المتحدة، بحثًا عن الوادي المثالي الذي يمكن أن يعلق فيه أحدث هوائياته المصنوعة يدويًا.

إن براعة تعاونه الفردي تذكرنا بوضوح بـ Reber و Lovell. يقوم بارسونز ببناء أدواته الخاصة، مع الأخذ في الاعتبار دائمًا الشكل الذي يتوقع أن تبدو عليه البيانات. أخبرني أنه سيواجه صعوبة في الوثوق بتحليلات أي عالم آخر، إلا إذا قاموا هم ببناء الهوائيات بأنفسهم. يجب على المرء أن يعرف الأداة لمعرفة تأثيرها على البيانات، أكثر من أي وقت مضى عندما يمكن غسل أصغر إشارة كونية عن طريق نمذجة تأثير الهوائي بشكل غير صحيح.

وبينما ندخل الآن عصر قياس التداخل الهائل، فإننا نخاطر بتفكيك الارتباط الوثيق بين الهندسة الكهربائية وعلم الفلك. والواقع أن المعرفة المطلوبة لإظهار الخبرة في أي جانب من الجوانب أصبحت الآن أكبر من أن يتمكن منها شخص واحد، أو حتى برنامج تدريبي واحد للحصول على درجة الدكتوراه. تعتمد سعادة أي علاقة مستمرة على قضاء الوقت معًا والتواصل بشكل مفتوح. المراصد الكبيرة مثل SKA لن تزدهر إلا مع تبادل العلماء والمهندسين المعرفة واحترام خبرة بعضهم البعض وحبهم لحرفتهم. واحد دون الآخر جيد مثل لا شيء على الإطلاق.

في بعض النواحي، علماء الفلك الراديوي الحقيقيون هم سلالة تحتضر. يتم العثور عليها بشكل رئيسي في التلسكوبات الأصغر حجمًا أو في نوادي الهواة؛ إنه الفخار من أجل المتعة، وليس النشر أو الهلاك. أنا أفهم لماذا تحتاج عمليات التعاون الكبيرة إلى فصل واضح بين المهندسين وعلماء الفلك، ولكن يحتاج كلا الجانبين إلى تعلم القليل من لغة الطرف الآخر حتى لا يتعثر التزاوج الأساسي بين العقول. يمكن أن يكون نادي علم الفلك المحلي للهواة هو أفضل مكان للقيام بذلك.

الطابع الزمني:

اكثر من عالم الفيزياء