Вселенная сегодня исследовал значение изучения ударных кратеров, поверхностей планет, экзопланет, астробиологии, физики Солнца, комет, планетарных атмосфер, планетарной геофизики, космохимии и метеоритов, а также то, как эти научные области помогают исследователям и общественности лучше понять наше место в мире. Вселенной и поиске жизни за пределами Земли. Здесь мы обсудим область радиоастрономии с доктором Ваэлем Фарахом, научным сотрудником Института SETI, о том, как радиоастрономия рассказывает нам о множестве небесных объектов, населяющих нашу Вселенную, а также о преимуществах и проблемах поиска жизнь за пределами Земли и как будущие студенты могут продолжить изучение радиоастрономии. Но что такое радиоастрономия и почему так важно ее изучать?
«Радиоастрономия — это раздел астрофизики, посвященный изучению Вселенной на радиоволнах, которые представляют собой форму электромагнитного спектра с самой низкой энергией», — говорит доктор Фара. Вселенная сегодня. «Радиастрономия, возникшая в конце 1930-х годов, изменила представления астрономов о космосе. До счастливого открытия радиоизлучения Млечного Пути учёные считали, что радиоизлучение из космоса, приписываемое звёздам и другим горячим телам, может быть вызвано только законом «чёрного тела» (или законом Планка), который точно предсказал, что радиоизлучение выбросы должны быть очень слабыми и необнаружимыми с Земли. Однако открытие совершенно нового процесса излучения, синхротронного излучения, предоставило беспрецедентную линзу для наблюдения за космосом. Это открыло целый новый мир открытий».
Как следует из названия, радиоастрономия использует радиотелескопы для прослушивания звуков Вселенной, и хотя радиоастрономию часто интерпретируют как просто прослушивание инопланетян (это одна ветвь), большая часть радиоастрономии состоит из прослушивания радиоволн от других небесные источники, некоторые из которых находятся на расстоянии миллионов световых лет от Земли, включая газовые планеты-гиганты, газовые облака, пульсары, рождение и смерть звезд, формирование и эволюцию галактик, а также космическое микроволновое фоновое излучение.
Размеры радиотелескопов варьируются от небольших самодельных антенн до массивных тарелок, которые собирают радиоволны из космоса и используют компьютеры для усиления (также известного как «усиление») радиосигналов с последующим использованием компьютерных программ для перевода сигнала в простой для понимания формат. -понять данные. Затем астрономы используют эти данные для проведения исследований вышеупомянутых небесных объектов, тем самым расширяя наше понимание Вселенной. Но даже несмотря на все достижения науки и необходимые технологии, каковы некоторые преимущества и проблемы изучения радиоастрономии?
«Радиоастрономия по своей сути является междисциплинарной областью, пересекающей науку, инженерию и вычислительную технику, которая представляет как преимущества, так и проблемы», — говорит доктор Фара. Вселенная сегодня. «Говоря о проблемах, в них нет недостатка! Радиочастотные помехи (RFI) представляют собой серьезную проблему для радиоастрономов. Почти каждое устройство связи, от радиоприемников и сотовых телефонов до спутников и Wi-Fi-маршрутизаторов, работает в радиочасти электромагнитного спектра. Эти устройства создают помехи для радиотелескопов и могут нанести существенный ущерб оборудованию и данным. Мы постоянно пытаемся модифицировать наше оборудование и программное обеспечение, чтобы адаптироваться к этой все более вредной среде или даже смягчить ее».
Радиоастрономию часто называют «наблюдением за невидимой Вселенной», и одним из примеров является изучение магнитных полей вокруг планет, звезд и даже галактик. Это достигается путем измерения так называемого синхротронного излучения, которое представляет собой радиоволны, создаваемые магнитными полями и обнаруженные вокруг черных дыр, что позволяет исследователям узнать больше о поведении и характеристиках черных дыр, в том числе о том, как они переваривают звезды. В нашей Солнечной системе радиоастрономия может использоваться для изучения магнитных полей комет, газовых гигантов, Юпитера и Сатурна и даже нашего Солнца. Это потому, что радиотелескопы «видят» Вселенную иначе, чем оптические телескопы или видимый свет. Другие примеры включают квазары, которые выглядят как обычные звезды, но могут излучать мощные радиовсплески, которые радиоастрономы собирают, чтобы узнать о них больше, включая их формирование и эволюцию. Но каковы же наиболее интересные аспекты радиоастрономии, которые доктор Фарах изучал за свою карьеру, среди всех этих увлекательных небесных объектов?
«Одним из моих научных интересов является изучение быстрых радиовсплесков (или, короче, FRB)», — рассказывает доктор Фара. Вселенная сегодня. «FRB — это короткие, но невероятно интенсивные всплески радиоволн, по-видимому, исходящие из источников на другом конце Вселенной. Несмотря на свою загадочную природу, наши ведущие теории предполагают, что FRB могут быть связаны с сильно намагниченными нейтронными звездами, известными как магнетары. FRB сохраняют отпечаток среды, через которую они путешествуют, открывая уникальное окно во вселенную. Меня также интересует Поиск внеземного разума (или SETI). Радиоастрономия — это многообещающий путь для открытия жизни за пределами нашей планеты, стремящийся ответить на один из самых глубоких и непреходящих вопросов человечества: «Одиноки ли мы во Вселенной?»».
Доктор Фара часто говорил о телескопической решетке Аллена (ATA) в северной Калифорнии, миссия которой заключается в продолжении исследований SETI и предоставлении исследователям возможности искать на небесах радиосигналы от других разумных цивилизаций семь дней в неделю. ATA активно финансировался Семейным фондом Пола Г. Аллена, в честь которого назван массив, и начал свою деятельность в 2007 году.
Одним из самых известных радиотелескопов в мире была обсерватория Аресибо в Пуэрто-Рико, которая могла похвастаться огромной тарелкой диаметром 305 метров (1000 футов) и внесла свой вклад в радиоастрономию, радиолокационную астрономию и поиск внеземных цивилизаций. разведки (SETI) во время службы в период с 1963 по 2020 год. К сожалению, Аресибо столкнулся с перебоями в финансировании в начале 2000-х годов, когда НАСА сделало упор на новые радиотелескопы, а диск получил повреждения во время урагана Мария в 2017 году. В декабре 2020 года опорные кабели, которые при подъеме инструментальная платформа сломалась, в результате чего платформа врезалась в тарелку. После этого Национальный научный фонд (NSF) объявил о планах не восстанавливать это место, а вместо этого разместить на этом месте образовательное учреждение.
В фильме была показана обсерватория Аресибо. Контакт, который Джоди Фостер использовала для прослушивания сигналов инопланетян. Хотя Аресибо показан только в начале фильма, он, тем не менее, подчеркивает важность роли Аресибо в проведении жизненно важных научных исследований, которые помогут нам лучше понять наше место во Вселенной. Радиообсерватория, которая послужила местом, где Джоди Фостер идентифицировала радиосигнал от Веги, произошла на Очень большой решетке Карла Дж. Янски (VLA) в Сокорро, штат Нью-Мексико, которая в настоящее время находится в ведении Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) с финансируется ННФ и активно используется для исследований SETI. Итак, чему радиоастрономия может научить нас относительно поиска жизни за пределами Земли?
«Техносигнатуры, которые являются индикаторами неантропогенных технологий, служат одним из показателей обнаружения разумных внеземных цивилизаций», — говорит доктор Фара. Вселенная сегодня. «Будучи развивающейся цивилизацией, люди использовали радиоволны для различных целей, таких как услуги связи, радар и зондирование. Поэтому разумно предположить, что внеземная цивилизация также будет развивать и использовать радиотехнологии и, возможно, даже транслировать свое существование по всей галактике. В отличие от других форм света, которые могут свидетельствовать о существовании жизни за пределами нашей Солнечной системы, радиоволны могут распространяться, не заслоняясь межзвездным газом и пылью, что делает их легко обнаруживаемыми на огромных расстояниях».
В настоящее время в мире и на всех семи континентах действует более 100 радиотелескопов, а также несколько радиотелескопов космического базирования. К ним относятся вышеупомянутый VLA, а также Сферический телескоп с пятисотметровой апертурой (FAST) в Китае, который превзошел Аресибо как крупнейший в мире радиотелескоп с заполненной апертурой, который проводит исследования пульсаров, межзвездных молекул и исследования SETI. Учитывая множество наук и небесных объектов, которые изучает радиоастрономия, успех требует постоянного сотрудничества ученых со всего мира, а также представителей самых разных специальностей, включая астрономию, физику, астрофизику, химию, информатику, электротехнику, геологию и геофизику. Итак, какой совет доктор Фара дает будущим студентам, желающим продолжить изучение радиоастрономии?
«Радиастрономия глубоко укоренена в физике, математике и информатике», — говорит доктор Фара. Вселенная сегодня. «Хорошее понимание этих предметов, поскольку они составляют основу многих концепций радиоастрономии, может оказаться чрезвычайно полезным при изучении этой области. Я бы также посоветовал будущим студентам попытаться получить исследовательский опыт, ища возможности для участия в исследовательских проектах, стажировках или летних проектах. Радиообсерватории часто предлагают такие должности, как операторы телескопов, которые могут быть одинаково полезными и полезными. Обращение к потенциальным наставникам для проектов, которые могут показаться интригующими, также очень важно; иногда короткое, но лаконичное электронное письмо, демонстрирующее страсть и интерес, может иметь большое значение! Радиоастрономия — увлекательная область, вы никогда не ошибетесь!»
Поскольку технологии продолжают способствовать расширению наших знаний о Вселенной, радиоастрономия будет в авангарде получения этих знаний и, возможно, даже будет отвечать за прием радиосигнала от внеземной цивилизации откуда-то из космоса. Эта невероятная область позволила тысячам ученых со всего мира получить новые сведения о черных дырах, галактиках, квазарах и даже о нашем Солнце и планетах нашей солнечной системы. Учитывая наличие более 100 активных радиотелескопов на всех семи континентах, будущее радиоастрономии и передовых научных достижений, которых она может достичь, светлое.
«Несмотря на то, что радиоастрономия является относительно молодой областью, она уже внесла значительный вклад в астрономию и науку, значительно продвинув наше понимание Вселенной», — говорит доктор Фара. Вселенная сегодня. «Это влияние было признано на самом высоком уровне. Нобелевская премия по физике была присуждена в 1974 году за новаторские методы радиоастрофизики и открытие пульсаров. В 1978 году Нобелевская премия по физике была присуждена за открытие космического микроволнового фона и доказательств, подтверждающих теорию Большого взрыва. Кроме того, в 1993 году еще одна Нобелевская премия по физике была присуждена за открытие двойных систем пульсаров, которые открыли новые методы изучения гравитации. Поскольку крупные открытия продолжают совершаться, я предвижу возможность получения еще нескольких Нобелевских премий в ближайшие годы. Это подчеркивает научное богатство этой области».
Как радиоастрономия поможет нам лучше понять наше место во Вселенной в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!
Как всегда, продолжайте заниматься наукой и продолжайте искать!
