เพื่อช่วยในการย่อยของยุคใหม่ในดาราศาสตร์วิทยุเทคนิคใหม่สำหรับการปรับปรุงคือการตีแผ่ที่กล้องโทรทรรศน์วิทยุสังเคราะห์ Westerbork (WSRT) ในเนเธอร์แลนด์ การเพิ่มจานตรวจจับเข้าไปในระนาบโฟกัสของเสาอากาศวิทยุเพียงหนึ่งใน 14 เสาอากาศที่ WSRT ทำให้นักดาราศาสตร์ที่สถาบันดาราศาสตร์วิทยุเนเธอร์แลนด์ (ASTRON) สามารถถ่ายภาพพัลซาร์สองดวงแยกจากกันโดยมีส่วนโค้งมากกว่า 3.5 องศา ประมาณ 7 เท่าของดวงจันทร์เต็มดวงเมื่อมองจากโลก
โครงการใหม่ที่เรียกว่า Apertif ใช้อุปกรณ์ตรวจจับในระนาบโฟกัสของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ 'ฟีดอาเรย์แบบแบ่งเฟส' นี้ทำจาก 121 ตัวตรวจจับแยกต่างหาก - เพิ่มมุมมองของกล้องโทรทรรศน์วิทยุได้มากกว่า 30 ครั้ง ในการทำเช่นนั้นนักดาราศาสตร์สามารถมองเห็นท้องฟ้าในคลื่นวิทยุได้มากขึ้น ทำไมสิ่งนี้จึงสำคัญ ลองนึกถึงการพยายามกินซุปใส่ชามด้วยวิธีนี้คุณสามารถเอาซุปใส่เข้าไปในปากของคุณได้ครั้งละส่วนเท่านั้น จากนั้นลองนึกภาพพยายามที่จะกินด้วยทัพพี
ความคล้ายคลึงกันของการสำรวจและสังเกตท้องฟ้าสำหรับแหล่งวิทยุถือเป็นจริง Dr. Tom Oosterloo ผู้ตรวจสอบหลักการของโครงการ Apertif อธิบายเนื้อของเทคนิคใหม่:
“ ฟีดอาเรย์แบบแบ่งเฟสประกอบด้วยเสาอากาศขนาดเล็ก 121 เสาซึ่งประกอบเข้าด้วยกันอย่างใกล้ชิด เมทริกซ์นี้มีขนาดประมาณ 1 ตารางเมตร WSRT แต่ละแห่งจะมีเมทริกซ์เสาอากาศอยู่ในโฟกัส เมทริกซ์นี้สุ่มตัวอย่างสนามรังสีในระนาบโฟกัสอย่างสมบูรณ์ ด้วยการรวมสัญญาณขององค์ประกอบทั้ง 121 องค์ประกอบเข้าด้วยกันsic] สามารถเกิดขึ้นได้ซึ่งสามารถนำพาไปชี้ไปยังสถานที่ใดก็ได้ในพื้นที่ 3 × 3 องศาบนท้องฟ้า เมื่อรวมสัญญาณขององค์ประกอบทั้ง 121 เข้าด้วยกันการตอบสนองของกล้องโทรทรรศน์ก็สามารถปรับให้เหมาะสมเช่นการบิดเบือนทางแสงทั้งหมดสามารถลบออกได้ (เพราะสนามรังสีถูกวัดอย่างสมบูรณ์) กระบวนการนี้ทำในแบบคู่ขนาน 37 ครั้งคือ 37 รูปแบบคานแบบผสม ลำแสงผสมแต่ละลำนั้นทำหน้าที่เป็นกล้องโทรทรรศน์แยกต่างหาก ถ้าเราทำเช่นนี้ในอาหารทุกจานของ WSRT เรามี 37 WSRT ในแบบคู่ขนาน โดยการบังคับคานทั้งหมดไปยังสถานที่ต่าง ๆ ภายในภูมิภาค 3 × 3 องศาเราสามารถสังเกตภูมิภาคนี้ได้อย่างสมบูรณ์”
กล่าวอีกนัยหนึ่งกล้องโทรทรรศน์วิทยุแบบดั้งเดิมใช้เพียงเครื่องตรวจจับเดียวในระนาบโฟกัสของกล้องโทรทรรศน์ (ซึ่งการแผ่รังสีทั้งหมดมุ่งเน้นไปที่กล้องโทรทรรศน์) เครื่องตรวจจับแบบใหม่นั้นดูเหมือนชิพ CCD ในกล้องของคุณหรือที่ใช้ในกล้องโทรทรรศน์ออปติคัลสมัยใหม่เช่นฮับเบิล ตัวตรวจจับแต่ละตัวที่แยกกันในอาเรย์จะรับข้อมูลและโดยการรวมข้อมูลเข้ากับภาพคอมโพสิตทำให้สามารถบันทึกภาพคุณภาพสูงได้
อาร์เรย์ใหม่จะขยายขอบเขตการมองของกล้องโทรทรรศน์วิทยุซึ่งอนุญาตให้สังเกตการณ์ล่าสุดของพัลซาร์ที่แยกจากกันอย่างกว้างขวางในท้องฟ้าซึ่งเป็นการทดสอบครั้งสำคัญสำหรับโครงการนี้ ในฐานะโบนัสเพิ่มเติมเครื่องตรวจจับใหม่จะเพิ่มประสิทธิภาพของ“ รูรับแสง” เป็นประมาณ 75% เพิ่มขึ้นจาก 55% ด้วยเสาอากาศแบบดั้งเดิม
ดร. โอสเตอร์ลูอธิบายว่า“ ประสิทธิภาพของรูรับแสงสูงขึ้นเนื่องจากเราสามารถควบคุมสนามรังสีในระนาบโฟกัสได้มากขึ้น ด้วยระบบเสาอากาศเดี่ยวแบบคลาสสิก (เช่นเดียวกับ WSRT เก่าหรือใน eVLA) ระบบการวัดรังสีหนึ่งจุดเท่านั้น ด้วยการวัดสนามรังสีเหนือระนาบโฟกัสทั้งหมดและการรวมสัญญาณขององค์ประกอบทั้งหมดอย่างชาญฉลาดทำให้เอฟเฟกต์การบิดเบือนทางแสงสามารถลดลงได้และส่วนใหญ่ของการแผ่รังสีขาเข้าที่มากขึ้นสามารถนำมาใช้ในการถ่ายภาพท้องฟ้า”
สำหรับตอนนี้มีเพียงหนึ่งใน 14 เสาวิทยุที่ติดตั้ง Apertif Joeri Van Leeuwen นักวิจัยของ ASTRON กล่าวในการให้สัมภาษณ์ทางอีเมลว่าในปี 2554 เสาอากาศ 12 เสาจะติดตั้งชุดตรวจจับใหม่
การสำรวจบนท้องฟ้านั้นเป็นประโยชน์สำหรับนักดาราศาสตร์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการเก็บข้อมูลจำนวนมหาศาลและทำให้ชุมชนวิทยาศาสตร์สามารถเข้าถึงได้นักดาราศาสตร์สามารถค้นพบมากกว่าที่พวกเขาจะสามารถทำได้โดยใช้เวลากับเครื่องมือที่ต่างกัน
แม้ว่าจะมีการสำรวจท้องฟ้าในคลื่นวิทยุที่เสร็จสิ้นไปแล้ว - การสำรวจ VLA ครั้งแรกนั้นเป็นที่โดดเด่นที่สุด - สนามนั้นมีเส้นทางยาวไกล Apertif เป็นขั้นตอนแรกในการสำรวจท้องฟ้าทั้งหมดในสเปกตรัมคลื่นวิทยุที่มีรายละเอียดที่ดีและคาดว่าจะมีการค้นพบจำนวนมากโดยใช้เทคนิคใหม่
Apertif คาดว่าจะค้นพบมากกว่า 1,000 pulsars ขึ้นอยู่กับการสร้างแบบจำลองในปัจจุบันของประชากรกาแล็กซี่พัลซาร์ นอกจากนี้ยังจะเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการศึกษาไฮโดรเจนที่เป็นกลางในจักรวาลในเครื่องชั่งขนาดใหญ่
ดร. Oosterloo และ อัล เขียนในกระดาษที่ตีพิมพ์ใน Arxiv ในเดือนกรกฎาคม 2010“ หนึ่งในการใช้งานหลักทางวิทยาศาสตร์ของกล้องโทรทรรศน์วิทยุย่านความถี่กว้างที่ทำงานที่ความถี่ GHz คือการสังเกตปริมาณพื้นที่ขนาดใหญ่เพื่อทำรายการของไฮโดรเจนที่เป็นกลางในจักรวาล ด้วยข้อมูลดังกล่าวคุณสมบัติของไฮโดรเจนที่เป็นกลางในกาแลคซีในฐานะที่เป็นหน้าที่ของมวลชนิดและสิ่งแวดล้อมสามารถศึกษาได้ในรายละเอียดอย่างมากและที่สำคัญเป็นครั้งแรกที่การพัฒนาคุณสมบัติเหล่านี้ด้วย redshift เป็นครั้งแรก”
การเพิ่มคลื่นความถี่วิทยุในการสำรวจท้องฟ้าที่มองเห็นและอินฟราเรดจะช่วยในการปรับแต่งทฤษฎีปัจจุบันเกี่ยวกับจักรวาลรวมถึงการค้นพบใหม่ ยิ่งเรามีสายตาบนท้องฟ้าในสเปกตรัมต่างกันมากเท่าไหร่ก็ยิ่งดีเท่านั้น
แม้ว่า Apertif เป็นเครื่องตรวจจับตัวแรกที่ใช้งาน แต่มีแผนที่จะอัพเดตกล้องโทรทรรศน์วิทยุอื่น ๆ ด้วยเทคโนโลยี Oosterloo กล่าวถึงโครงการอื่น ๆ เช่น“ ฟีดอาเรย์เฟสจะถูกสร้างขึ้นโดย ASKAP, ออสเตรเลีย SKA Pathfinder นี่เป็นเครื่องมือที่มีลักษณะคล้ายกันกับ Apertif มันเป็นคู่แข่งหลักของเราแม้ว่าเราจะร่วมมือกันในหลาย ๆ อย่างก็ตาม ฉันยังทราบถึงต้นแบบที่กำลังทดสอบที่ Arecibo ในปัจจุบัน ในแคนาดา DRAO [Dominion Radio Astrophysical Observatory] กำลังทำงานเกี่ยวกับการพัฒนาฟีดอาเรย์แบบแบ่งส่วน อย่างไรก็ตามมีเพียง Apertif และ ASKAP เท่านั้นที่จะสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุจริงโดยใช้ฟีดอาเรย์แบบแบ่งเฟสในระยะสั้น”
ในวันที่ 22 และ 23 พฤศจิกายนการประชุมประสานงานวิทยาศาสตร์จัดขึ้นเกี่ยวกับโครงการ Apertif ที่เมือง Dwingeloo เมืองเดรนเทประเทศเนเธอร์แลนด์ Oosterloo กล่าวว่าการประชุมครั้งนี้มีนักดาราศาสตร์เข้าร่วม 40 คนจากยุโรปสหรัฐอเมริกาออสเตรเลียและแอฟริกาใต้เพื่อหารือเกี่ยวกับอนาคตของโครงการและมีความสนใจในศักยภาพของเทคนิคนี้เป็นอย่างมาก
แหล่งที่มา: ข่าวประชาสัมพันธ์ของ ASTRON, Arxiv, สัมภาษณ์ทางอีเมลกับ Dr. Tom Oosterloo และ Dr. Joeri Van Leeuwen
