אסטרונומיה רדיו: משורשי חובבים ועד לקבוצות עולמיות - עולם הפיזיקה

אני חושב הרבה על הזהות שלי לאחרונה. כשמישהו שואל אותי מה אני עושה, אני מתאר את עצמי כאסטרונום רדיו, או קוסמולוגי, או אסטרופיזיקאי – תלוי במצב הרוח שלי ועם מי אני מדבר. אבל אף פעם לא באמת הרגשתי שייך לגמרי לאף אחת מהאפשרויות האלה. נראה לי שהמרדף שלי אחר הכוכבים הראשונים באמצעות נתוני רדיו לא ממש התאים לדיונים המתוחים של קוסמולוגים על הפרדיגמות האינפלציוניות והאנרגיה האפלה. באופן דומה, בעת ביקור בטלסקופים רדיו, הז'רגון של "מקלטים" ו"רווחים" זרם מעל ראשי.

"אסטרונום רדיו" הוא ביטוי מוזר, שכן לעתים רחוקות שומעים מדענים מקשרים את עצמם כל כך קרוב לכל אורך גל אחר. מעולם לא שמעתי את הביטוי "אסטרונום קרני גמא", למשל. אבל לאחר שביקרתי בקבוצות של אסטרונומי רדיו חובבים בשנה האחרונה, הבנתי שאין לי עדיין את הכישורים לקרוא לעצמי "אסטרונום רדיו" אמיתי. התווית היא אות כבוד שאי אפשר להרוויח רק על ידי שימוש בנתונים שנלקחו על ידי טלסקופים רדיו.

<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="הפנים המודרניות ה-Karl G Jansky Very Large Array (VLA) בניו מקסיקו, ארה"ב, נבנה בין השנים 1973 ו-1981. 28 טלסקופי הרדיו שלו, כל אחד עם צלחת של 25 מ', מסודרים באינטרפרומטר בצורת Y. (באדיבות: Bettymaya Foott, NRAO/AUI/NSF)" title="לחץ כדי לפתוח תמונה בפופאפ" href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from- amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world.jpg">

אני חבר פעיל ב- מצפה הכוכבים של מערך קילומטר מרובע (SKAO), טלסקופ רדיו בינלאומי שנמצא כעת בבנייה בדרום אפריקה ובמערב אוסטרליה. למרות שהמטה של ​​הפרויקט הוא Jodrell Bank Observatory בבריטניה, ה-SKAO הוא פרויקט עולמי עם שותפויות המשתרעות מאוסטרליה, סין, איטליה והולנד ועד פורטוגל, דרום אפריקה, ספרד, שוויץ ובריטניה.

אסטרונום מול מהנדס

לפי אסטרופיזיקאי פיליפ דיימונד, מנכ"ל SKAO, השיחות והפגישות של הפרויקט משתרעות על פני כ-20 אזורי זמן. עם מצפה כוכבים עולמי ומאוכלס כל כך, אין זה מפתיע שרבים מהאנשים שמנהלים את הפרויקט הם מרקע עסקי. יהלום צייץ פעם אחת בצחוק שחלקם אף פעם לא נגעו בטלסקופ. אבל זה לא דבר רע - הם לא שם בגלל אהבתם לכוכבים. הם שם כי הם יודעים לשמור על שגשוג של חברות מורכבות, כך שלמשתמש הקצה (כמוני) יהיו נתונים באיכות מעולה שיזרמו אליהם בזמן.

יהלום ללא ספק זכה בתג "אסטרונום רדיו" - אכן, הדוקטורט שלו עוסק בנושא, והקריירה שלו מצאה אותו עובד ברוב מתקני הרדיו הגדולים בעולם. כשמדברים איתו, ברור שהוא אוהב את העצמות החשופות של המכשירים כמו את המדע שהם מאפשרים. תחתון בהיררכיה, לא כולם נמצאים במיקום רחב כל כך. יש פיצול מפורש בין אסטרונומים למהנדסים, למעט חריגים בודדים בלבד.

לשני הקונסורציונים, ההנדסה והמדע, אפילו יש כנסים נפרדים, אם כי אני לא חושב שמישהו יבדוק את כישורי ההלחמה שלך במפגש ההנדסי, כדי להעניק לך כניסה. אמנם השתתפתי בכנס הנדסה אחד לפני שנים רבות, אבל אני יושב איתן במחנה המדע ואני יכול לומר לך: לפעמים הפיצול הזה מרגיש יותר כמו תהום. המהנדסים מקוננים על המדענים שמבקשים יותר מדי ושאינם מבינים את גבולות הטכנולוגיה. בינתיים, בכנסים המדעיים, המדענים מתייאשים בקול רם מכל שינויי אנטנה שמצמצמים את המטרות המדעיות שלהם, ומתלוננים שהמהנדסים לא מבינים את הפוטנציאל המדעי שיורד לטמיון.

שיחות אלו אינן ייחודיות ל-SKA, אך הן מתבטאות מכיוון שגודל שיתוף הפעולה כה גדול. הרוב המכריע של החוקרים המעורבים מבוססים באוניברסיטאות ובחברות שלהם ברחבי העולם, לא במקום אחד שבו אולי תהיה להם הזדמנות לפגוש ולהפחית את השבטיות.

במובנים רבים, אנו רואים את אסטרונומיה הרדיו חוזרת לשורשיה, שהחלה בנישואים לא פשוטים בין אסטרונומיה להנדסת חשמל. לקח זמן למדענים משני התחומים האלה ללמוד לחיות יחד וללמד את צאצאיהם האקדמיים - אבל בסופו של דבר האוניברסיטאות ייצרו אסטרונומי רדיו מוכנים שיצרו את מתקני הרדיו הגדולים של שנות ה-1960 ואילך.

שורשי פנאי

אסטרונומיה רדיו הייתה חלוצה על ידי מהנדס בל מעבדות קרל ג'נסקי והמדענים הבריטים ג'יימס סטנלי היי ו ברנרד לאבל (ראה תיבות למטה). התגליות הראשונות שלהם היו אפשריות רק הודות למהנדסי חשמל, אסטרונומים וחובבים שעבדו יחד. אבל כאשר אסטרונומיה רדיו בקנה מידה גדול הופכת יותר ויותר לשיתוף פעולה בין שתי התמחויות בולטות - מהנדסים מחד ומדענים מאידך - מה עם חובבי חובבי המסחר? האם עדיין יש מקום לקבוצה שמילאה תפקיד כה חיוני בהתהוות התחום?

למילה "חובב" יש שתי משמעויות נפוצות: "מי שעוסק בעיסוק, לימודים, מדע או ספורט כבילוי ולא כמקצוע" ו"חסר ניסיון ויכולת באמנות או מדע". מגינון ועד עשה זאת בעצמך, יש הרבה מיומנויות שבהן אני גם חסר שכר וגם חסר יכולת, ולכן זה חייב להעמיק מזה. אכן, השורש הלטיני של המילה הוא חובבים, כלומר "מאהב". פשוטו כמשמעו, להיות חובבן במרדף זה לאהוב אותו, להיות בעל תשוקה אליו.

מסתבר ששפטתי בצורה לא הוגנת את אלה שעוסקים בתחביבים חובבים, לא מעט בתחום שחשבתי שאני מכיר יותר מכולם: אסטרונומיה רדיו. אסטרונומים חובבים אולי לא יקבלו שכר, או יפיקו מאמרים אקדמיים בעלי פרופיל גבוה, אבל צלילי מטאור ושריקה של שביל החלב באוזניות שלהם גורמים להם להאיר בשמחה.

בחיפוש אחר מקבילה מודרנית של אסטרונום הרדיו החובב האמריקני החלוץ Grote Reber (ראה מסגרת למעלה), נתקלתי במספר רב של אסוציאציות של מועדוני רדיו-אסטרונומיה חובבים הצופים בכל דבר, החל בזרועות הספירליות הגלקטיות ועד, למרבה הפלא, בפולסרים. כשדיברתי עם כמה - כולל ה קבוצת רדיו אסטרונומיה חובבים בריטית לאסטרונומיה, ה לינקולן מועדון אסטרונומיה חובבים, וה מועדון האסטרונומיה החובבים של סאטון ומנספילד – הבנתי שבשום מקום אני לא מרגיש יותר חובבן מאשר במועדון חובבים לאסטרונומיה.

<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="פרויקט תשוקה אסטרונום הרדיו החובב לורנס ניואל בונה כעת מצפה כוכבים שהוא מכנה "אזור חמישים ואחת ושלושה רבעים" בסאפוק, בריטניה, כפרויקט פרישה. המצפה מורכב מכמה מנות שנתרמו במצבי בנייה שונים. הם כוללים שתי צלחות 4 מ' הניתנות לכיוון מלא (שיכולות, במאמץ, לשמש לקליטת פולסר) ושתי צלחות 3 מ' הפועלות כאינטרפרומטר ב-1420 מגה-הרץ. ניואל מפתחת גם רסיבר לתהודות שומאן. (באדיבות: ד"ר לורנס ניואל)" title="לחץ כדי לפתוח תמונה בפופאפ" href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to -worldwide-groups-physics-world-5.jpg">

ואכן, כשאני פוגש קבוצות כאלה, אני חייב להיראות אכזבה כזו לחברים; לא שאי פעם גרמו לי להרגיש כך על ידם. האסטרונומים האופטיים המתגוררים במועדונים האלה בדרך כלל עושים טוב אם הם מתאוששים מההפוגות המזועזעות שלהם אחרי שאני מודה שאני לא יודע על איזה כוכב לכת, קבוצת כוכבים או כוכב הם מצביעים, בעוד שחובבי הרדיו מנסים בנימוס להתגבר על חוסר הניסיון שלי בבנייה או אחזקת טלסקופי רדיו.

כלים מעטרים גגות, קווי תיל נמתחים על פני עמודים ואנטנות מכל הצורות מצביעות לעבר השמים. הטכנולוגיה כל כך פשוטה ומוכרת למראה שקל להניח שהאנשים בסככות רק מנסים להתחבר לשירות רדיו או טלוויזיה בחינם. אבל בעיני, אני קופץ בהתרגשות כשאני רואה את האנטנות המעוצבות לקלוט את סערות צדק או למדוד התלקחויות שמש נכנסות.

האנשים שמחזיקים מרצונם את הטלסקופים הללו הם לרוב גברים בדימוס שעבדו בעבר בתחומים כמו הנדסת חשמל או מדעי המכ"ם. הם מומחים בטכנולוגיית רדיו יבשתית, שאחרי הפרישה הפנו את המכשירים שלהם כדי להסתכל למעלה - או בשביל האתגר הטהור או, באמת, בגלל שהרופאים שלהם אמרו להם שהם לא צריכים עוד לשאת את הצינורות האופטיים העצומים שלהם לאורך שדות אפלים וקפואים.

יש עדיין המון אסטרונומי רדיו מקצועיים עם ידע על האנטנות שלהם על גבול הרמה של לחישות סוסים - אבל פגשתי אותם בעיקר בטלסקופים הוותיקים והקטנים יותר ובתדירות נמוכה יותר בקרב דור האקדמאים שלי. בשיתופי פעולה גדולים, אסטרונומי רדיו כמו זה נדירים בימינו, בשל כורח קנה המידה. בעיניי זה הפסד. בסככות הקרות והמוזבלות של קבוצות החובבים גיליתי מחדש את רוח אסטרונומיה הרדיו. כאן היו אסטרונומי הרדיו האמיתיים, חובבים או לא.

<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="מדעי האזרח השמיים משואה מטאור בבריטניה הוא פרויקט מדעי האזרח לבניית מערכת לחקר מטאורים והיונוספירה. הוא כולל משואה ליד נוטינגהאם (משמאל) וארבעה מקלטים ברחבי בריטניה. בשיתוף פעולה בין רדיו חובבים ואסטרונומיה רדיו, הן אגודת הרדיו של בריטניה הגדולה והן האגודה הבריטית לאסטרונומיה תרמו לעלויות, בעוד מתנדבים מנהלים את הפרויקט. נייג'ל "ספארקי" קנינגטון (מימין) מסוגל להסתכל על עקבותיהם של מטאורים שזוהו במרכז הרדיו לאסטרונומיה במצפה הכוכבים שרווד, בריטניה, שם הוא מתאם אסטרונומיה רדיו. (CC BY Phil Randall, עם מידע נוסף מבריאן קולמן). title=”לחץ כדי לפתוח תמונה בפופאפ” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world -6.jpg">

ההיסטוריה מתנשאת מעל מטה ה-SKA במצפה הכוכבים של בנק ג'ודראל, יושב כפי שהוא עושה בצילו של טלסקופ לאוול האייקוני. צלחת 76 מ' זו הייתה פעם צלחת הרדיו הניתנת להיגוי הגדולה בעולם כאשר נבנתה בשנת 1957 וההישג הפנומנלי של בנייתה אומר שרק שני טלסקופים עלו עליה מאז (ב אפלסברג, גרמניה, וה טלסקופ גרין בנק במערב וירג'יניה, ארה"ב).

מערכי רדיו-טלסקופים בקנה מידה גדול, כמו ה-SKA, הם הצעד הבא החיוני לאיסוף אור על פני שטחים גדולים יותר. ואכן, ה-SKA הוא אינטרפרומטר, שחלק אחד שלו כולל 130,000 אנטנות במדבר מערב אוסטרליה, מקושרים כך שגלי רדיו נכנסים באורך גל ארוך "רואים" אזור איסוף ענק שעוקף את המגבלות המכניות-הנדסיות של צלחת פיזית.

קל לאנתרופומורפיזציה ולאהוב מנה יחידה; אני חושד שמערך של 130,000 אנטנות פחות יגרום להרבה אהבה ונאמנות. אולי מישהו יפתח חיבה לאנטנה 118,456, שתמיד נראה שהיא עוברת באופן חוצפה ביום שלישי, אבל מהנדס הנתונים יהיה זה שיצחקק. כנראה שהאסטרונום לעולם לא יידע.

<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="אסטרונומיה עתידית התרשמות האמן מתחנות SKA-Low המתוכננות במרצ'יסון, מערב אוסטרליה. מערך זה יכלול 131,072 אנטנות בתדר נמוך, כל אחת בגובה 2 מ', מקובצות ל-512 תחנות. הרכיבים ייבנו בכל העולם. (זכויות יוצרים: DISR)” title=”לחץ כדי לפתוח תמונה בפופאפ” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide -groups-physics-world-7.jpg">

אסטרונום רדיו נוכל

חוסר הידע המאוחד הזה הוא סיבה לדאגה עבור כמה אסטרונומי רדיו, שיודעים כמה חשוב להבין כיצד נאספים נתונים. מצאתי אסטרונום אחד כזה במחלקה לפיזיקה באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, ארה"ב. בתור המנהלת שלה מעבדת רדיו אסטרונומיה, אהרון פרסונס תרם תרומה מרכזית בתחום המחקר שלי של הכוכבים הראשונים, בראש שיתוף פעולה של מדענים בחיפושיהם אחר אותות רדיו מהיקום המוקדם. עבורי, סיור במעבדה שלו היה חוויה קסומה. זינקתי מסביב, הרמתי יריעות מתכת והתפעלתי מאנטנות שונות תוך כדי הקשבתי בהתלהבות כשפרסונס דיבר על כל יצירה, כאילו היה אוצר נלהב של אמנות.

אהרון פרסונס הוא עכשיו מה שאני אוהב לחשוב עליו כאסטרונום רדיו נוכל, מפנה עורף לאבולוציה של התחום לקראת שיתוף פעולה גלובלי

פרסונס מביע בחופשיות את הדאגה שלו - הגובלת בציניות - לגבי שיתופי פעולה גדולים, בגלל הפיצול הטבעי במומחיות שהיעילות מכתיבה. ואכן, הוא עכשיו מה שאני אוהב לחשוב עליו כאסטרונום רדיו נוכל, המפנה את גבו לאבולוציה של התחום לקראת שיתוף פעולה גלובלי. הוא אפילו מבלה את חופשותיו בקמפינג לבד או עם בנו בחלקים מבודדים של ארה"ב, ומחפש את הקניון המושלם עליו לתלות את האנטנה החדשה שלו בעבודת יד.

ההמצאה של שיתוף הפעולה הסולו שלו מזכירה בעליל את ריבר ולבל. פרסונס בונה את המכשירים שלו, תוך התחשבות תמיד איך הוא מצפה שהנתונים ייראו. הוא אומר לי שהוא יתקשה לסמוך על ניתוח של כל מדען אחר, אלא אם כן הם בנו את האנטנות בעצמם. יש להכיר את המכשיר כדי לדעת את השפעתו על הנתונים, יותר מתמיד כאשר האות הקוסמולוגי הזעיר ביותר ניתן לשטוף החוצה על ידי מודלים שגויים של אפקט אנטנה.

חלוצי רדיו: תפקידם המתמשך של 'חובבים' באסטרונומיה ברדיו

כאשר אנו נכנסים כעת לעידן של התערבות עצומה, אנו מסתכנים בביטול הנישואים ההדוקים בין הנדסת חשמל לאסטרונומיה. אכן, הידע הנדרש כדי להראות מומחיות בכל היבט אחד הוא כעת גדול מדי עבור אדם אחד, או אפילו תוכנית הכשרה לדוקטורט אחת. האושר של כל מערכת יחסים מתמשכת מסתמך על בילוי משותף ותקשורת גלויה. מצפה כוכבים גדולים כמו ה-SKA ישגשגו רק כשהמדענים והמהנדסים יחליפו ידע ויכבדו את המומחיות והאהבה של זה למלאכתם. אחד בלי השני הוא טוב כמו כלום.

במובנים מסוימים, אסטרונומי רדיו אמיתיים הם זן גוסס. הם נמצאים בעיקר בטלסקופים קטנים יותר או במועדוני חובבים; זה קדר להנאתו, לא לפרסם או לגווע. אני מבין למה שיתופי פעולה גדולים צריכים פיצול ברור בין מהנדסים ואסטרונומים, אבל שני הצדדים צריכים ללמוד קצת את השפה של האחר כדי שנישואי המוחות המהותיים לא יתערערו. מועדון החובבים המקומי שלך לאסטרונומיה יכול בהחלט להיות המקום הטוב ביותר לעשות בדיוק את זה.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups/