Обяснено: Как PASIPHAE ще надникне в непознатите региони на небето - Ноември 2022

Разработването на жизненоважен инструмент, който ще се използва при предстоящи проучвания на небето за изследване на звездите, се ръководи от индийски астроном. Какво е PASIPHAE и защо е важно?

Поляриметърът се изгражда в инструменталното съоръжение в IUCAA, Пуна. (Снимка чрез IUCAA)

Мистериите около произхода на Вселената продължават да привличат човешкото любопитство. Разработването на жизненоважен инструмент, който ще се използва при предстоящи проучвания на небето за изследване на звездите, се ръководи от индийски астроном. Проектът е финансиран от водещите световни институции, което показва нарастващия опит на Индия в изграждането на сложни астрономически инструменти.





Какво е PASIPHAE?

Звездни изображения на полярните зони в експеримент с висока точност на поляризацията (PASIPHAE) е международен съвместен проект за проучване на небето. Учените имат за цел да изследват поляризацията в светлината, идваща от милиони звезди.

Името е вдъхновено от Пасифая, дъщерята на гръцкия бог на слънцето Хелиос, която е била омъжена за цар Минос.





Проучването ще използва два високотехнологични оптични поляриметъра за наблюдение на северното и южното небе едновременно.

Той ще се съсредоточи върху улавянето на поляризацията на звездната светлина на много слаби звезди, които са толкова далеч, че поляризационните сигнали оттам не са били систематично изследвани. Разстоянията до тези звезди ще бъдат получени от измерванията на спътника GAIA.



Чрез комбиниране на тези данни, астрономите ще извършат първото магнитно поле, томографско картографиране на междузвездната среда на много големи области на небето, използвайки нов поляриметър, известен като WALOP (Wide Area Linear Optical Polarimeter).



Учени от Университета на Крит, Гърция, Калтех, САЩ, Междууниверситетския център по астрономия и астрофизика (IUCAA), Индия, Южноафриканската астрономическа обсерватория и Университета в Осло, Норвегия, участват в този проект, ръководен от института по астрофизика, Гърция.

Фондация Infosys, Индия, фондация Stavros Niarchos, Гърция и Националната научна фондация на САЩ са предоставили безвъзмездна помощ в размер на 1 милион долара, комбинирани с вноски от Европейския съвет за научни изследвания и Националната изследователска фондация в Южна Африка.



Защо PASIPHAE е важен?

От раждането си преди около 14 милиарда години Вселената непрекъснато се разширява, както се вижда от наличието на космическо микровълново фоново (CMB) излъчване, което изпълва Вселената.

Непосредствено след раждането си, Вселената премина през кратка инфлационна фаза, по време на която се разшири с много висока скорост, преди да се забави и да достигне сегашната скорост. Досега обаче има само теории и косвени доказателства за инфлация, свързани с ранната вселена.



Окончателно следствие от фазата на инфлация е, че малка част от CMB радиацията трябва да има своите отпечатъци под формата на специфичен вид поляризация (известен научно като сигнал в B-режим).

Всички предишни опити за откриване на този сигнал се оказаха неуспешни главно поради трудността на нашата галактика, Млечния път, която излъчва обилни количества поляризирана радиация.



Освен това съдържа много прахови облаци, които присъстват под формата на клъстери. Когато звездната светлина преминава през тези прахови облаци, те се разпръскват и поляризират.

Това е като да се опитваш да видиш бледи звезди на небето през деня. Галактическата емисия е толкова ярка, че поляризационният сигнал на CMB радиацията се губи, каза С. Махарана, докторант в IUCAA, който участва в този проект.

Проучването PASIPHAE ще измерва поляризацията на звездната светлина върху големи участъци от небето. Тези данни заедно с разстоянията на GAIA до звездите ще помогнат за създаването на 3-измерен модел на разпределението на структурата на праха и магнитното поле на галактиката. Такива данни могат да помогнат за премахването на галактическата поляризирана светлина на преден план и да позволят на астрономите да търсят неуловим сигнал в B-режим.

Какво е WALOP?

Линеен оптичен поляриметър с широка площ (WALOP) е инструмент, когато е монтиран на два малки оптични телескопа, който ще се използва за откриване на поляризирани светлинни сигнали, излизащи от звездите по високите галактически ширини.

Всеки WALOP ще бъде монтиран на 1,3-метровата обсерватория Skinakas, Крит, и на 1-метровия телескоп на Южноафриканската астрономическа обсерватория, разположена в Съдърланд.

Веднъж построени, те ще бъдат уникални инструменти, предлагащи най-широкото зрително поле на небето в поляриметрията. Той ще може да заснема изображения в рамките на ½ ° на ½ ° от площта на небето по време на всяка експозиция, каза A N Ramaprakash, старши учен от IUCAA и сътрудник в IA, Крит.

Казано по-просто, изображенията ще имат едновременно най-фините детайли на звезда, заедно с нейния панорамен фон.

WALOP ще работи на принципа, че във всеки даден момент данните от част от наблюдаваното небе ще бъдат разделени на четири различни канала. В зависимост от начина, по който светлината преминава през четирите канала, се получава стойността на поляризацията от звездата. Тоест всяка звезда ще има четири съответни изображения, които, когато са зашити заедно, ще помогнат да се изчисли желаната стойност на поляризация на звезда.

Тъй като проучването ще се фокусира върху небесни зони, където стойностите на поляризация са много ниски (<0.5 per cent) are expected to emerge, a polarimeter with high sensitivity and accuracy clubbed with a large field of view was needed, so WALOP was planned sometime in 2013.

Това беше след успеха на експерименталното проучване на RoboPol през 2012-2017 г., в което бяха включени някои сътрудници на PASIPHAE. Оттогава проектирането, производството и сглобяването, ръководено от Рамапракаш, е в ход.

WALOP и неговият предшественик RoboPol споделят принципа на фотометрия с един изстрел. Но WALOP с тегло от 200 кг ще може да наблюдава стотици звезди, присъстващи едновременно в северното и южното небе, за разлика от RoboPol, който има много по-малко зрително поле в небето.

Развитието на инструмента в момента е в напреднала фаза и напредва в инструменталното съоръжение в IUCAA.

Също така в Обяснено| Как се броят звездите във Вселената?

Защо WALOP ще бъде разположен на оптични телескопи от клас 1 метър

Основно ограничение при използването на големи оптични телескопи е, че те покриват относително по-малка площ от небето, побеждавайки цялостната цел на PASIPHAE.

Докато телескопите с клас 1 метър позволяват и двете по-големи зрителни полета на небето, съчетани с най-малките детайли на далечни звезди.

Тъй като проучването на небето ще продължи четири години, ще бъде предизвикателство да се отдели значително време за наблюдение на всеки голям телескоп единствено за изучаване на поляризацията на звездите.

Така максималното време за наблюдение, предлагано от по-малките телескопи, ще бъде отклонено за изследване на небето PASIPHAE с помощта на WALOP, добави Рамапракаш, също гостуващ факултет в Caltech.

Опитът да се натиснат телескопите с клас 1 метър е също така да се демонстрира, че пробив в науката и предизвикателни експерименти могат да бъдат предприети с помощта на по-малки телескопи, дори в ерата на големи и изключително големи телескопи.