نجوم رادیویی: از ریشه های آماتور تا گروه های جهانی - دنیای فیزیک

اخیرا خیلی به هویتم فکر می کنم. وقتی کسی از من می‌پرسد که چه کار می‌کنم، من خودم را به عنوان یک ستاره‌شناس رادیویی، یک کیهان‌شناس یا یک اخترفیزیکدان توصیف می‌کنم - بسته به روحیه‌ام و اینکه با چه کسی صحبت می‌کنم. اما من هرگز واقعاً احساس نکرده ام که به هیچ یک از این گزینه ها تعلق دارم. به نظرم رسید که پیگیری من برای اولین ستاره ها با استفاده از داده های رادیویی با بحث های پرتنش کیهان شناسان در مورد پارادایم های تورمی و انرژی تاریک مطابقت ندارد. به همین ترتیب، هنگام بازدید از تلسکوپ‌های رادیویی، اصطلاحات "گیرنده" و "کسب" روی سرم جاری شد.

«اخترشناس رادیویی» یک عبارت کنجکاو است، زیرا به ندرت می‌شنوید که دانشمندان تا این حد خود را به طول موج دیگری متصل کنند. من هرگز عبارت "اخترشناس پرتو گاما" را نشنیده ام. اما با بازدید از گروه‌هایی از منجمان رادیویی آماتور در سال گذشته، متوجه شدم که هنوز این مهارت را ندارم که بتوانم خود را یک "اخترشناس رادیویی" واقعی بنامم. این برچسب نشان افتخاری است که نمی توان به سادگی با استفاده از داده های گرفته شده توسط تلسکوپ های رادیویی به دست آورد.

<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="چهره مدرن The Karl G Jansky Very Large Array (VLA) in New Mexico, US, was built between 1973 and 1981. Its 28 radio telescopes, each with a 25 m dish, are arranged in a Y-shaped interferometer. (Courtesy: Bettymaya Foott, NRAO/AUI/NSF)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world.jpg”>

من یکی از اعضای فعال رصدخانه آرایه کیلومتر مربع (SKAO)، یک تلسکوپ رادیویی بین المللی که در حال حاضر در آفریقای جنوبی و غرب استرالیا در حال ساخت است. اگرچه دفتر مرکزی این پروژه رصدخانه Jodrell Bank در انگلستان است، اما SKAO یک پروژه جهانی با مشارکت هایی از استرالیا، چین، ایتالیا و هلند تا پرتغال، آفریقای جنوبی، اسپانیا، سوئیس و بریتانیا است.

ستاره شناس در مقابل مهندس

به گفته اخترفیزیکدان فیلیپ دایموند، مدیر کل SKAO، تماس ها و جلسات پروژه اغلب حدود 20 منطقه زمانی را در بر می گیرند. با چنین رصدخانه ای جهانی و پرجمعیت، جای تعجب نیست که بسیاری از افرادی که پروژه SKA را مدیریت می کنند از پیشینه های تجاری هستند. الماس یک بار به شوخی به شوخی گفت که برخی هرگز حتی یک تلسکوپ را لمس نکرده اند. اما این چیز بدی نیست - آنها به خاطر عشقشان به ستاره ها آنجا نیستند. آن‌ها آنجا هستند زیرا می‌دانند چگونه شرکت‌های پیچیده را شکوفا نگه دارند، به طوری که کاربر نهایی (مثل خودم) داده‌های با کیفیت عالی را داشته باشد که به موقع به آنها سرازیر شود.

دیاموند بدون شک نشان "اخترشناس رادیویی" را به دست آورده است - در واقع، دکترای او در این زمینه است، و حرفه او باعث شده است که او در اکثر مراکز اصلی رادیویی در جهان کار کند. با صحبت کردن با او، واضح است که او استخوان های لخت سازها را به اندازه علمی که آنها را قادر می سازند دوست دارد. اگر سلسله مراتب را پایین بیاورید، همه به این اندازه گسترده نیستند. شکاف آشکاری بین منجمان و مهندسان وجود دارد، تنها چند استثنا.

دو کنسرسیوم، مهندسی و علم، حتی کنفرانس‌های جداگانه‌ای دارند، اگرچه فکر نمی‌کنم کسی مهارت‌های لحیم کاری شما را در جلسه مهندسی آزمایش کند تا به شما اجازه ورود بدهد. در حالی که سال‌ها پیش در یک کنفرانس مهندسی شرکت کردم، محکم در اردوگاه علمی نشسته‌ام و می‌توانم به شما بگویم: گاهی اوقات این شکاف بیشتر شبیه یک شکاف است. مهندسان از دانشمندانی که بیش از حد درخواست می کنند و محدودیت های فناوری را درک نمی کنند، ناله می کنند. در همین حال، در کنفرانس‌های علمی، دانشمندان با صدای بلند از هرگونه تغییر آنتنی که اهداف علمی خود را کاهش می‌دهد، ناامید می‌شوند و از اینکه مهندسان پتانسیل علمی را درک نمی‌کنند، شکایت می‌کنند.

این مکالمات منحصر به SKA نیستند، اما به این دلیل بیان می شوند که اندازه همکاری بسیار بزرگ است. اکثریت قریب به اتفاق محققان درگیر در دانشگاه‌ها و شرکت‌های خود در سرتاسر جهان مستقر هستند، نه در مکانی که ممکن است شانس ملاقات و کاهش قبیله‌گرایی را داشته باشند.

از بسیاری جهات، ما شاهد بازگشت نجوم رادیویی به ریشه های خود هستیم که با ازدواج ناآرام بین نجوم و مهندسی برق آغاز شد. زمان لازم بود تا دانشمندان در این دو زمینه یاد بگیرند که با هم زندگی کنند و فرزندان دانشگاهی خود را آموزش دهند - اما در نهایت دانشگاه ها ستاره شناسان رادیویی آماده تولید کردند که امکانات رادیویی بزرگ دهه 1960 و پس از آن را ایجاد کردند.

ریشه های تفریحی

نجوم رادیویی پیشگام بود مهندس آزمایشگاه بل کارل جانسکی و دانشمندان انگلیسی جیمز استنلی هی و برنارد لاول (به کادرهای زیر مراجعه کنید). اولین اکتشافات آنها تنها به لطف همکاری مهندسان برق، ستاره شناسان و آماتورها امکان پذیر شد. اما با توجه به اینکه نجوم رادیویی در مقیاس بزرگ به طور فزاینده ای به همکاری بین دو متخصص برجسته – مهندسان از یک سو و دانشمندان از سوی دیگر – تبدیل می شود – در مورد آماتورهای جک از همه کارها چطور؟ آیا هنوز جایی برای گروهی که چنین نقش حیاتی در پیدایش میدان داشتند وجود دارد؟

واژه «آماتور» دو معنای رایج دارد: «کسی که به کار، تحصیل، علم یا ورزش به عنوان یک سرگرمی و نه به عنوان یک حرفه مشغول است» و «کسی که در یک هنر یا علم فاقد تجربه و صلاحیت است». از باغبانی گرفته تا DIY، مهارت‌های زیادی وجود دارد که در آن‌ها هم حقوقی دریافت نمی‌کنم و هم بی‌کفایت، و بنابراین باید عمیق‌تر از این باشد. در واقع، ریشه لاتین این کلمه است آماتور، به معنی "عاشق". به معنای واقعی کلمه، آماتور بودن در یک کار به معنای دوست داشتن آن، داشتن اشتیاق به آن است.

به نظر می رسد من ناعادلانه درباره کسانی که سرگرم سرگرمی های آماتوری هستند قضاوت کرده ام، به ویژه در زمینه ای که فکر می کردم بهتر از هر کسی می دانم: نجوم رادیویی. اخترشناسان آماتور ممکن است دستمزد دریافت نکنند، یا مقالات دانشگاهی برجسته ای تولید کنند، اما صدای شهاب سنگ و صدای خش خش کهکشان راه شیری در هدفون آنها باعث می شود که آنها از شادی پرتو کنند.

پس از جستجوی معادل مدرن گروت ریبر، ستاره شناس رادیویی آماتور پیشگام ایالات متحده (به کادر بالا مراجعه کنید)، با انجمن های متعددی از کلوپ های رادیویی-نجوم آماتوری برخورد کردم که همه چیز را از بازوهای مارپیچی کهکشانی تا، به طرز شگفت انگیزی، تپ اخترها مشاهده می کردند. پس از صحبت با چند نفر - از جمله گروه نجوم رادیویی آماتور نجوم بریتانیااز باشگاه نجوم آماتور لینکلن، و باشگاه نجوم آماتور ساتون و منسفیلد - فهمیدم که هیچ کجا بیشتر از یک باشگاه نجوم آماتور احساس آماتور ندارم.

<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="پروژه اشتیاق Amateur radio astronomer Laurence Newell is currently building an observatory he calls “Area Fifty One and Three Quarters” in Suffolk, UK, as a retirement project. The observatory comprises several donated dishes in various states of construction. They include two fully steerable 4 m dishes (which can, with effort, be used for pulsar reception) and two 3 m dishes that act as an interferometer at 1420 MHz. Newell is also developing a receiver for the Schumann resonances. (Courtesy: Dr Laurence Newell)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world-5.jpg”>

در واقع، وقتی با چنین گروه هایی ملاقات می کنم، باید برای اعضا بسیار ناامید به نظر بیایم. نه اینکه من هرگز توسط آنها چنین احساسی را داشته باشم. اخترشناسان نوری ساکن در این باشگاه‌ها معمولاً پس از اینکه اعتراف می‌کنم نمی‌دانم به کدام سیاره، صورت فلکی یا ستاره‌ای اشاره کرده‌اند، خوب می‌شوند، در حالی که آماتورهای رادیویی مؤدبانه سعی می‌کنند از کمبود تجربه من در ساخت و ساز عبور کنند. یا نگهداری تلسکوپ های رادیویی.

ظروف سقف‌ها را زینت می‌دهند، خطوط سیم در سرتاسر پست‌ها کشیده می‌شوند و آنتن‌ها با هر شکلی به سمت آسمان می‌روند. این فناوری به قدری ساده و آشنا به نظر می رسد که به راحتی می توان تصور کرد کسانی که در سوله ها هستند فقط سعی می کنند از یک سرویس رادیویی یا تلویزیونی رایگان بهره ببرند. با این حال، برای من، با دیدن آنتن هایی که برای برداشتن طوفان های مشتری یا اندازه گیری شعله های خورشیدی ورودی شکل گرفته اند، از هیجان می پرم.

افرادی که به طور داوطلبانه از این تلسکوپ ها نگهداری می کنند اغلب مردان بازنشسته ای هستند که قبلاً در زمینه هایی مانند مهندسی برق یا علوم رادار کار می کردند. آنها متخصصان فناوری رادیو زمینی هستند که پس از بازنشستگی، دستگاه‌های خود را به سمت بالا نگاه می‌کنند - یا برای چالش خالص یا در واقع، به این دلیل که پزشکان به آنها گفته‌اند که دیگر نباید لوله‌های نوری حجیم خود را در امتداد میدان‌های تاریک و یخی حمل کنند.

هنوز تعداد زیادی ستاره شناس رادیویی حرفه ای با دانش آنتن های خود در سطح زمزمه اسب وجود دارند - اما من آنها را بیشتر در تلسکوپ های قدیمی تر و کوچکتر و کمتر در بین نسل دانشگاهیانم ملاقات کرده ام. در همکاری‌های بزرگ، منجمان رادیویی مانند این، به دلیل ضرورت مقیاس، این روزها نادر هستند. به نظر من، این یک ضرر است. در آلونک های سرد و فرسوده گروه های آماتور بود که روح نجوم رادیویی را دوباره کشف کردم. اینجا ستاره شناسان رادیویی واقعی بودند، چه آماتور و چه غیر آماتور.

<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 شهروندی La شهاب بیکن انگلستان is a citizen science project to build a system to study meteors and the ionosphere. It comprises a beacon near Nottingham (left) and four receivers across the UK. In a collaboration between amateur radio and radio astronomy, both the Radio Society of Great Britain and the British Astronomical Association have contributed to costs, while volunteers run the project. Nigel “Sparky” Cunnington (right) is able to look at the traces of detected meteors at the Radio Astronomy Centre at Sherwood Observatory, UK, where he is radio astronomy co-ordinator. (CC BY Phil Randall, with additional information from Brian Coleman).” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world-6.jpg”>

تاریخ بر مقر SKA در رصدخانه Jodrell Bank، که در سایه تلسکوپ نمادین Lovell نشسته است، گسترده است. این بشقاب 76 متری زمانی که در سال 1957 ساخته شد، بزرگ‌ترین بشقاب رادیویی قابل هدایت در جهان بود و شاهکار خارق‌العاده ساخت آن به این معناست که تنها دو تلسکوپ از آن پیشی گرفته‌اند. افلسبرگ، آلمان، و تلسکوپ گرین بانک در ویرجینیای غربی، ایالات متحده).

آرایه های تلسکوپ رادیویی در مقیاس بزرگ، مانند SKA، گام بعدی حیاتی برای جمع آوری نور در مناطق بزرگتر است. در واقع، SKA یک تداخل سنج است که بخشی از آن شامل 130,000 آنتن در صحرای استرالیای غربی است، به طوری که امواج رادیویی با طول موج بلند ورودی، یک منطقه گردآوری غول‌پیکر را می‌بیند که محدودیت‌های مهندسی مکانیکی یک ظرف فیزیکی را دور می‌زند.

یک غذای منحصر به فرد به راحتی قابل انسان سازی و دوست داشتن است. من گمان می کنم که آرایه ای از 130,000 آنتن کمتر محبت و وفاداری را القا کند. شاید کسی به آنتن 118,456 علاقه داشته باشد که به نظر می رسد همیشه در روز سه شنبه آفلاین می شود، اما این مهندس داده است که می خندد. ستاره شناس احتمالا هرگز نخواهد فهمید.

<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="نجوم آینده Artist’s impression of planned SKA-Low stations in Murchison, Western Australia. This array will comprise 131,072 low-frequency antennas, each 2 m high, grouped into 512 stations. The components will be built all over the world. (Copyright: DISR)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world-7.jpg”>

ستاره شناس رادیویی سرکش

This lack of consolidated knowledge is a cause for concern for some radio astronomers, who know how important it is to understand how data are collected. I found one such astronomer in the physics department at the University of California, Berkeley, US.  As the director of its آزمایشگاه نجوم رادیویی, آرون پارسونز کمک های عمده ای در زمینه تحقیقاتی من در مورد اولین ستارگان، رهبری همکاری دانشمندان در جستجوی سیگنال های رادیویی از کیهان اولیه داشته است. برای من، گشت و گذار در آزمایشگاه او یک تجربه جادویی بود. در حالی که پارسونز در مورد هر قطعه صحبت می‌کرد، ورقه‌های فلزی را بلند می‌کردم و آنتن‌های مختلف را تحسین می‌کردم.

آرون پارسونز اکنون همان چیزی است که من دوست دارم به عنوان یک ستاره شناس رادیویی سرکش فکر کنم و به تکامل این رشته به سمت همکاری جهانی پشت کند.

پارسونز آزادانه نگرانی خود را - در مرز بدبینی - در مورد همکاری های بزرگ، به دلیل شکاف طبیعی در تخصص که کارایی ایجاب می کند، ابراز می کند. در واقع، او اکنون همان چیزی است که من دوست دارم به عنوان یک ستاره شناس رادیویی سرکش فکر کنم و به تکامل این رشته به سمت همکاری جهانی پشت کند. او حتی تعطیلات خود را به تنهایی یا با پسرش در مناطق دورافتاده ایالات متحده در کمپینگ می گذراند و به دنبال دره ای عالی می گردد تا جدیدترین آنتن دست ساز خود را آویزان کند.

نبوغ همکاری انفرادی او آشکارا یادآور Reber و Lovell است. پارسونز ابزارهای خود را می‌سازد، و همیشه در نظر دارد که انتظار دارد داده‌ها چگونه به نظر برسند. او به من می گوید که برای اعتماد به تجزیه و تحلیل هر دانشمند دیگری مشکل دارد، مگر اینکه خودشان آنتن ها را ساخته باشند. برای دانستن تأثیر آن بر داده‌ها باید ابزار را بشناسیم، بیش از هر زمانی که بتوان با مدل‌سازی نادرست اثر آنتن، کوچک‌ترین سیگنال کیهان‌شناختی را از بین برد.

Radio pioneers: the enduring role of ‘amateurs’ in radio astronomy

از آنجایی که اکنون وارد عصر تداخل سنجی عظیم می شویم، در خطر از بین بردن پیوند تنگاتنگ بین مهندسی برق و نجوم هستیم. در واقع، دانش مورد نیاز برای نشان دادن تخصص در یک جنبه اکنون برای یک فرد یا حتی یک برنامه آموزشی دکترا بسیار عالی است. خوشبختی هر رابطه مستمری به گذراندن وقت با هم و برقراری ارتباط آشکار بستگی دارد. رصدخانه های بزرگی مانند SKA تنها با تبادل دانش و احترام به تخصص و عشق یکدیگر به هنر و صنعت خود توسط دانشمندان و مهندسان رشد خواهند کرد. یکی بدون دیگری به اندازه هیچ چیز خوب است.

از برخی جهات، منجمان واقعی رادیویی نژادی در حال مرگ هستند. آنها عمدتا در تلسکوپ های کوچکتر یا در باشگاه های آماتور یافت می شوند. این سفالگر برای لذت است، نه انتشار یا از بین رفتن. من درک می کنم که چرا همکاری های بزرگ به شکاف روشن بین مهندسان و ستاره شناسان نیاز دارد، اما هر دو طرف باید کمی از زبان طرف مقابل یاد بگیرند تا ازدواج اساسی ذهن ها از بین نرود. باشگاه نجوم آماتور محلی شما می تواند بهترین مکان برای انجام این کار باشد.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups/