Untuk membantu pencernaan era baru dalam astronomi radio, teknik baru untuk meningkatkannya sedang berlangsung di Teleskop Radio Sintesis Westerbork (WSRT) di Belanda. Dengan menambahkan plat pengesan ke satah fokus hanya salah satu daripada 14 antena radio di WSRT, para astronom di Institut Belanda untuk Astronomi Radio (ASTRON) telah dapat membayangkan dua pulsar yang dipisahkan oleh busur lebih dari 3,5 darjah, iaitu kira-kira 7 kali ukuran Bulan purnama seperti yang dilihat dari Bumi.
Projek baru - dipanggil Apertif - menggunakan pelbagai alat pengesan di bidang fokus teleskop radio. ‘Fasa array fasa’ ini - terbuat dari 121 alat pengesan berasingan - meningkatkan bidang pandangan teleskop radio lebih dari 30 kali. Dengan berbuat demikian, ahli astronomi dapat melihat bahagian langit yang lebih besar dalam spektrum radio. Mengapa ini penting? Nah, sesuai dengan analogi kursus makanan kami, bayangkan cuba makan semangkuk sup dengan bidal - anda hanya boleh memasukkan sebahagian kecil sup ke dalam mulut anda pada satu masa. Kemudian bayangkan cuba memakannya dengan senduk.
Analogi yang sama mengenai tinjauan dan pemerhatian langit untuk sumber radio berlaku. Tom Oosterloo, Penyelidik Prinsip projek Apertif, menerangkan mengenai teknik baru:
"Umpan array bertahap terdiri daripada 121 antena kecil, yang dikemas rapat. Matriks ini meliputi kira-kira 1 meter persegi. Setiap WSRT akan mempunyai matriks antena seperti ini. Matriks ini mengambil sampel medan sinaran sepenuhnya dalam satah fokus. Dengan menggabungkan isyarat semua 121 elemen, 'balok kompaun' [sic] dapat dibentuk yang dapat dikemudikan untuk menunjuk ke mana-mana lokasi di dalam wilayah 3 × 3 darjah di langit. Dengan menggabungkan isyarat semua 121 elemen, tindak balas teleskop dapat dioptimumkan, iaitu semua penyimpangan optik dapat dikeluarkan (kerana medan radiasi diukur sepenuhnya). Proses ini dilakukan selari 37 kali, iaitu 37 rasuk kompaun terbentuk. Setiap rasuk kompaun pada dasarnya berfungsi sebagai teleskop yang terpisah. Sekiranya kita melakukan ini dalam semua hidangan WSRT, kita mempunyai 37 WSRT secara selari. Dengan mengarahkan semua balok ke lokasi yang berlainan dalam wilayah 3 × 3 darjah, kita dapat melihat wilayah ini sepenuhnya. "
Dengan kata lain, teleskop radio tradisional hanya menggunakan pengesan tunggal di bidang fokus teleskop (di mana semua radiasi difokuskan oleh teleskop). Pengesan baru agak seperti cip CCD pada kamera anda, atau yang digunakan dalam teleskop optik moden seperti Hubble. Setiap pengesan berasingan dalam array menerima data, dan dengan menggabungkan data menjadi gambar komposit gambar berkualiti tinggi dapat ditangkap.
Susunan baru juga akan memperluas bidang pandangan teleskop radio, yang memungkinkan untuk pemerhatian terbaru pulsar yang dipisahkan secara meluas di langit ini, ujian pencapaian untuk projek ini. Sebagai bonus tambahan, alat pengesan baru akan meningkatkan kecekapan "aperture" menjadi sekitar 75%, meningkat dari 55% dengan antena tradisional.
Dr. Oosterloo menjelaskan, "Kecekapan apertur lebih tinggi kerana kita mempunyai lebih banyak kawalan terhadap bidang radiasi di bidang fokus. Dengan sistem antena tunggal klasik (seperti di WSRT lama atau seperti di eVLA), satu mengukur medan radiasi dalam satu titik sahaja. Dengan mengukur medan radiasi di seluruh bidang fokus, dan dengan menggabungkan isyarat semua elemen dengan bijak, kesan distorsi optik dapat dikurangkan dan pecahan radiasi yang masuk dapat digunakan untuk menggambarkan langit. "
Buat masa ini, hanya ada satu daripada 14 antena radio yang dilengkapi dengan Apertif. Joeri Van Leeuwen, seorang penyelidik di ASTRON, mengatakan dalam wawancara e-mel bahawa pada tahun 2011, 12 antena akan dilengkapi dengan rangkaian pengesan baru.
Tinjauan langit telah menjadi kelebihan bagi para astronom dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Dengan mengambil sejumlah besar data dan membuatnya tersedia untuk komuniti saintifik, para astronom dapat membuat lebih banyak penemuan daripada yang mereka dapat dengan meminta waktu pada instrumen yang berbeza.
Walaupun terdapat beberapa tinjauan langit di spektrum radio yang telah diselesaikan setakat ini - Kajian VLA FIRST menjadi yang paling menonjol - bidang ini masih harus ditempuh. Apertif adalah langkah pertama ke arah meninjau seluruh langit di spektrum radio dengan terperinci, dan banyak penemuan diharapkan dapat dilakukan dengan menggunakan teknik baru.
Apertif diharapkan dapat menemui lebih dari 1,000 pulsar, berdasarkan pemodelan semasa populasi Galactic pulsar. Ia juga akan menjadi alat yang berguna dalam mempelajari hidrogen neutral di Alam Semesta pada skala besar.
Oosterloo et. al. menulis dalam sebuah makalah yang diterbitkan di Arxiv pada bulan Juli 2010, "Salah satu aplikasi ilmiah utama teleskop radio medan lebar yang beroperasi pada frekuensi GHz adalah dengan mengamati sejumlah besar ruang untuk membuat persediaan hidrogen neutral di Alam Semesta. Dengan maklumat tersebut, sifat hidrogen neutral dalam galaksi sebagai fungsi jisim, jenis dan persekitaran dapat dikaji dengan terperinci, dan yang penting, untuk pertama kalinya evolusi sifat ini dengan pergeseran merah dapat ditangani. "
Menambah spektrum radio ke tinjauan langit yang dapat dilihat dan inframerah akan membantu menyempurnakan teori semasa mengenai Alam Semesta, serta membuat penemuan baru. Semakin banyak mata di langit yang kita ada dalam spektrum yang berbeza, semakin baik.
Walaupun Apertif adalah alat pengesan pertama yang digunakan, ada rancangan untuk mengemas kini teleskop radio lain dengan teknologinya. Oosterloo mengatakan mengenai projek lain seperti itu, "Array array berperingkat juga sedang dibina oleh ASKAP, Australia SKA Pathfinder. Ini adalah instrumen dengan ciri yang serupa dengan Apertif. Ini adalah pesaing utama kami, walaupun kami juga bekerjasama dalam banyak perkara. Saya juga menyedari adanya prototaip yang sedang diuji di Arecibo pada masa ini. Di Kanada, DRAO [Dominion Radio Astrophysical Observatory] sedang melakukan kerja pengembangan feed array bertahap. Namun, hanya Apertif dan ASKAP yang akan membina teleskop radio sebenar dengan suapan array bertahap berfungsi dalam jangka pendek. "
Pada 22 dan 23 November, mesyuarat penyelarasan sains diadakan mengenai projek Apertif di Dwingeloo, Drenthe, Belanda. Oosterloo mengatakan bahawa pertemuan itu dihadiri oleh 40 ahli astronomi, dari Eropah, AS, Australia dan Afrika Selatan untuk membincangkan masa depan projek itu, dan bahawa terdapat banyak minat terhadap potensi teknik ini.
Sumber: Siaran akhbar ASTRON, Arxiv, temu ramah e-mel dengan Dr. Tom Oosterloo dan Dr. Joeri Van Leeuwen
