Rádiócsillagászat: az amatőr gyökerektől a világméretű csoportokig – Physics World

Mostanában sokat gondolkodtam a kilétemen. Amikor valaki megkérdezi, mit csinálok, rádiócsillagásznak, kozmológusnak vagy asztrofizikusnak írom le magam – attól függően, hogy milyen hangulatban vagyok és kivel beszélek. De soha nem éreztem igazán, hogy teljes mértékben beletartoznék ezekhez a lehetőségekhez. Úgy tűnt számomra, hogy az első csillagok keresése rádióadatok felhasználásával nem illett bele a kozmológusok feszült vitájába az inflációs paradigmákról és a sötét energiáról. Hasonlóan, rádióteleszkópok látogatásakor a „vevők” és a „nyereség” zsargonja járta át a fejemet.

A „rádiócsillagász” egy furcsa kifejezés, mivel ritkán hallani, hogy tudósok ilyen szorosan kötődnek más hullámhosszhoz. Soha nem hallottam például a „gamma-sugárcsillagász” kifejezést. De miután az elmúlt évben meglátogattam rádióamatőr csillagászok csoportjait, rájöttem, hogy még nincs meg az a képességem, hogy igazi „rádiócsillagásznak” nevezzem magam. A címke egy becsületjelvény, amelyet nem lehet kiérdemelni pusztán a rádióteleszkópok által vett adatok felhasználásával.

<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="A modern arc 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”>

Aktív tagja vagyok a Square Kilometer Array Obszervatórium (SKAO), egy nemzetközi rádióteleszkóp, amely jelenleg építés alatt áll Dél-Afrikában és Nyugat-Ausztráliában. Bár a projekt központja az Egyesült Királyságban található Jodrell Bank Obszervatórium, a SKAO egy globális projekt, amelynek partnerségei Ausztráliától, Kínától, Olaszországtól és Hollandiától Portugáliáig, Dél-Afrikáig, Spanyolországig, Svájcig és az Egyesült Királyságig terjednek.

Csillagász kontra mérnök

Az asztrofizikus szerint Philip Diamond, a SKAO főigazgatója, a projekt hívásai és találkozói gyakran mintegy 20 időzónát ölelnek fel. Egy ilyen globális és népes megfigyelőközpont mellett nem meglepő, hogy az SKA projektjét irányító emberek közül sokan üzleti hátterűek. Gyémánt félig tréfásan azt suttogta egyszer, hogy néhányan még csak hozzá sem nyúltak a távcsőhöz. De ez nem rossz – nem a sztárok iránti szeretetükért vannak oda. Azért vannak ott, mert tudják, hogyan tartsák fenn az összetett vállalatokat a virágzásban, hogy a végfelhasználó (mint én) kiváló minőségű adatok érkezzenek hozzájuk időben.

Diamond kétségtelenül kiérdemelte a „rádiócsillagász” jelvényt – PhD-je valóban a témában van, és karrierje során a világ legtöbb jelentős rádióállomásán dolgozott. Vele beszélve világossá vált, hogy annyira szereti a hangszerek csupasz csontjait, mint a tudományt, amit lehetővé tesznek. A hierarchia lejjebb lejjebb nem mindenki helyezkedik el olyan széles körben. A csillagászok és a mérnökök között kifejezetten szakadás van, néhány kivételtől eltekintve.

A két konzorciumnak, a mérnöki és tudományos konzorciumnak még külön konferenciái is vannak, bár nem hiszem, hogy bárki tesztelné a forrasztási képességeit a mérnöki találkozón, hogy beléphessen. Míg sok évvel ezelőtt részt vettem egy mérnöki konferencián, szilárdan ülök a tudományos táborban, és elmondhatom: néha ez a szakadás inkább szakadéknak tűnik. A mérnökök sajnálják azokat a tudósokat, akik túl sokat kérnek, és nem értik a technológia határait. Mindeközben a tudományos konferenciákon a tudósok hangosan kétségbeesnek minden olyan antennaváltoztatástól, amely csökkenti saját tudományos céljaikat, és panaszkodnak, hogy a mérnökök nem értik a lefolyóba kerülő tudományos potenciált.

Ezek a beszélgetések nem csak az SKA-ra jellemzőek, de hangsúlyosak, mert az együttműködés olyan nagy. A részt vevő kutatók túlnyomó többsége az egyetemeken és vállalataikon dolgozik szerte a világon, nem egy olyan helyen, ahol esélyük lenne találkozni és csökkenteni a törzsiséget.

Sok tekintetben azt látjuk, hogy a rádiócsillagászat visszatér gyökereihez, amely a csillagászat és az elektrotechnika közötti kényelmetlen házasságból indult ki. Időbe telt, míg a két terület tudósai megtanultak együtt élni, és megtanították akadémiai utódaikat – de végül az egyetemek előállítottak kész rádiócsillagászokat, akik létrehozták a hatvanas évek és azután is nagyszerű rádióberendezéseket.

Rekreációs gyökerek

A rádiócsillagászat úttörője volt A Bell Labs mérnöke, Karl Jansky és a brit tudósok James Stanley Szia és a Bernard Lovell (lásd az alábbi dobozokat). Első felfedezéseik csak az elektromos mérnökök, csillagászok és amatőrök együttműködésének köszönhetően voltak lehetségesek. De mivel a nagyszabású rádiócsillagászat egyre inkább két éles szakterület – egyrészt mérnökök, másrészt tudósok – együttműködése lesz, mi a helyzet a mesterfokozatú amatőrökkel? Van még helye annak a csoportnak, amely olyan létfontosságú szerepet játszott a terület létrejöttében?

Az „amatőr” szónak két közös jelentése van: „aki elfoglaltságot, tanulást, tudományt vagy sportot inkább időtöltésként, mintsem hivatásként folytat” és „aki nem rendelkezik tapasztalattal és kompetenciával egy művészetben vagy tudományban”. A kertészkedéstől a barkácsolásig sok olyan készség van, amiben fizetés nélküli és alkalmatlan vagyok, ezért ennél mélyebbre kell mennie. Valóban, a szó latin gyökere az amatőr, azaz „szerető”. Szó szerint, amatőrnek lenni egy törekvésben annyit jelent, mint szeretni, szenvedélyt érezni iránta.

Kiderült, hogy méltánytalanul ítéltem meg azokat, akik amatőr hobbival foglalkoznak, nem utolsósorban azon a területen, amelyről azt hittem, hogy mindenkinél jobban ismerem: a rádiócsillagászatban. Lehet, hogy az amatőr csillagászok nem kapnak fizetést, vagy magas színvonalú tudományos dolgozatokat készítenek, de a meteor pingálása és a Tejút sziszegése a fejhallgatójukban örömtől sugárzik.

Amikor az úttörő amerikai rádióamatőr csillagász, Grote Reber modern megfelelőjét kerestem (lásd a fenti keretet), számos rádióamatőr-csillagászati ​​klub egyesületére bukkantam, amelyek a galaktikus spirálkaroktól a pulzárokig mindent megfigyeltek. Néhányukkal beszélve – köztük a Brit Amatőrcsillagászati ​​Rádiócsillagászati ​​Csoport, a Lincoln Amatőr Csillagászati ​​Klub, És a Sutton és Mansfield Amatőr Csillagászati ​​Klub – Rájöttem, hogy sehol sem érzem magam jobban amatőrnek, mint egy amatőr csillagászati ​​klubban.

<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="Szenvedély projekt 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”>

Valóban, amikor ilyen csoportokkal találkozom, akkora csalódásnak kell tűnnöm a tagok számára; nem mintha valaha is így éreztek volna. Az ezekben a klubokban lakó optikai csillagászok általában jól teszik, ha magukhoz térnek döbbent szüneteikből, miután bevallom, nem tudom, melyik bolygóra, csillagképre vagy csillagra mutatnak, míg a rádióamatőrök udvariasan igyekeznek túllépni az építési tapasztalatom hiányán. vagy rádióteleszkópok karbantartása.

Edények díszítik a tetőket, vezetékek húzódnak az oszlopokon, és mindenféle antenna mutat az ég felé. A technológia annyira egyszerű és ismerősnek tűnik, hogy könnyen feltételezhető, hogy az ólban tartózkodók éppen egy ingyenes rádió- vagy tévészolgáltatáshoz próbálnak kapcsolódni. Számomra azonban izgatott vagyok, ahogy látom, hogy az antennák úgy vannak kialakítva, hogy felvegyék a Jupiter viharát vagy mérjék a beérkező napkitöréseket.

Az emberek, akik önként karbantartják ezeket a teleszkópokat, legtöbbször nyugdíjas férfiak, akik korábban olyan területeken dolgoztak, mint az elektrotechnika vagy a radartudomány. Ők a földi rádiótechnológia szakértői, akik nyugdíjba vonulásuk után felfelé fordították a készülékeiket – akár a kihívás miatt, akár azért, mert orvosaik azt mondták nekik, hogy többé nem szabad sötét, jeges mezőkön hordaniuk hatalmas optikai csöveiket.

Rengeteg professzionális rádiócsillagász van még, akinek az antennájának ismerete a lósuttogás szintjére esik – de leginkább a régebbi, kisebb távcsöveknél találkoztam velük, és ritkábban az én akadémikus generációm körében. A nagy együttműködésekben manapság ritkák az ehhez hasonló rádiócsillagászok, a méretek szükségessége miatt. Véleményem szerint ez veszteség. Az amatőr csoportok hideg, lepusztult istállóiban fedeztem fel újra a rádiócsillagászat szellemiségét. Itt voltak az igazi rádiócsillagászok, akár amatőrök, akár nem.

<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="Polgári tudomány A UK Meteor Beacon 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”>

A történelem nagyra borul a Jodrell Bank Obszervatóriumban található SKA főhadiszállásán, ahol az ikonikus Lovell-teleszkóp árnyékában ül. Ez a 76 méteres tányér volt egykor a világ legnagyobb kormányozható rádióantennája, amikor 1957-ben megépítették, és felépítésének fenomenális bravúrja azt jelenti, hogy azóta csak két teleszkóp múlta felül. Effelsberg, Németország, És a Green Bank teleszkóp Nyugat-Virginiában, az Egyesült Államokban).

A nagyméretű rádióteleszkóp-tömbök, mint például az SKA, a következő létfontosságú lépések a nagyobb területeken történő fénygyűjtéshez. Valójában az SKA egy interferométer, amelynek egy része 130,000 XNUMX antennából áll a Nyugat-Ausztrál sivatagban, összekapcsolva úgy, hogy a bejövő hosszú hullámhosszú rádióhullámok „látnak” egy óriási gyűjtőterületet, amely megkerüli a fizikai tányérok gépészeti korlátait.

Egy egyedi étel könnyen antropomorfizálható és megszerethető; Gyanítom, hogy egy 130,000 118,456 antennából álló tömb kevésbé valószínű, hogy ekkora szeretetet és hűséget vált ki. Talán megkedvelheti az ember a XNUMX XNUMX-os antennát, amely úgy tűnik, kedden mindig szemtelenül offline állapotban van, de az adatmérnök lesz az, aki röhög. A csillagász valószínűleg soha nem fogja megtudni.

<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="A jövő csillagászata 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”>

Gazember rádiócsillagász

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 Rádiócsillagászati ​​Laboratórium, Aaron Parsons jelentős mértékben hozzájárult az első csillagokkal kapcsolatos kutatásomhoz, a tudósok együttműködésének vezetőjeként a korai univerzum rádiójeleinek kutatásában. Számomra a labor bejárása varázslatos élmény volt. Körbe-körbe ugráltam, fémlapokat emeltem fel, és különböző antennákat csodáltam, miközben elragadtatva hallgattam, ahogy Parsons minden egyes darabról beszél, mintha a művészet szenvedélyes kurátora lenne.

Aaron Parsonsra most úgy gondolok, mint egy szélhámos rádiócsillagászra, aki hátat fordít a terület globális együttműködés felé vezető fejlődésének.

Parsons szabadon fejezi ki – a cinizmussal határos – aggodalmát a nagy együttműködésekkel kapcsolatban, a hatékonyság által diktált természetes szakértelem miatt. Valójában most ő az, akire álnok rádiócsillagásznak gondolok, aki hátat fordít a terület fejlődésének a globális együttműködés felé. Még a szabadságát is egyedül vagy fiával kempingezve tölti az Egyesült Államok elszigetelt részein, és keresi a tökéletes kanyont, amelyen át akaszthatja legújabb, kézzel készített antennáját.

Szóló együttműködésének ötletessége nyíltan Reberre és Lovellre emlékeztet. Parsons saját műszereit készíti, mindig szem előtt tartva, hogyan néznek ki az adatok. Azt mondja, nehezen bízna meg bármely más tudós elemzésében, hacsak nem maguk építették meg az antennákat. Ismerni kell a műszert, hogy ismerjük az adatokra gyakorolt ​​hatását, még jobban, mint valaha, amikor a legapróbb kozmológiai jel is kimosható egy antennahatás helytelen modellezésével.

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

Ahogy most a hatalmas interferometria korszakába lépünk, megkockáztatjuk, hogy feloldjuk az elektrotechnika és a csillagászat közötti szoros házasságot. Valójában az a tudás, amely egy-egy vonatkozásban szakértelmet mutat, ma már túl nagy egy személyhez, vagy akár egy PhD képzési programhoz is. Minden folyamatos kapcsolat boldogsága az együtt töltött időn és a nyílt kommunikáción múlik. Az olyan nagy obszervatóriumok, mint az SKA, csak úgy boldogulnak, ha a tudósok és mérnökök tudást cserélnek, és tiszteletben tartják egymás szakértelmét és mesterségük iránti szeretetét. Egyik a másik nélkül olyan jó, mint a semmi.

Bizonyos szempontból az igazi rádiócsillagászok haldokló fajták. Főleg kisebb teleszkópoknál vagy amatőr klubokban találhatók meg; ez az öröm kedvéért fazekas, nem publikál vagy elpusztul. Megértem, hogy a nagy együttműködésekhez miért van szükség a mérnökök és a csillagászok egyértelmű megosztottságára, de mindkét félnek meg kell tanulnia egy kicsit a másik nyelvét, hogy az elmék alapvető házassága ne lankadjon meg. A helyi amatőrcsillagászati ​​klub a legjobb hely lehet erre.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups/