Содержание
Радиотелескоп FAST ищет «тёмные» галактики
Китайский радиотелескоп FAST, один из крупнейших в мире, выпустил пилотный внегалактический обзор на частоте излучения нейтрального водорода (HI). Задачей его был поиск галактик в локальной Вселенной с преобладанием межзвёздного неионизированного газа. Среди 540 галактик, открытых по излучению молекулярного водорода, 16 не встречаются на оптических обзорах неба. Такие объекты могут быть кандидатами на роль гипотетических «тёмных галактик» с минимумом звёзд, в которых основная масса приходится на холодный межзвёздный газ и, возможно, на тёмную материю.
Три типа космических объектов, которые можно изучать при помощи радиотелескопа FAST: быстрые радиовсплески (FRB), пульсары и галактики HI.
Обозначение HI относится к межзвёздным облакам из атомарного, то есть неионизированного водорода. Это области «холодного» газа, в отличие от ярко светящихся областей плазмы HII (ионизированного водорода). В нашей и других галактиках спирального типа такие области связаны со спиральной структурой рукавов, по ним, например, можно составить карту далёкой галактики.
Предполагается, что существуют галактики, в которых молекулярного газа очень много по сравнению со звёздной материей. Такие галактики называют «тёмными», поскольку HI не излучает в видимом диапазоне. В этих объектах должна быть значимая доля тёмной материи, помогающей удерживать вместе вещество на расстояниях галактических порядков. Пока что уверенного подтверждения таких галактик нет, хотя рассматриваются несколько кандидатов. Радиотелескопы сантиметрового диапазона, способные систематически сканировать большую часть неба — на сегодня оптимальный инструмент, позволяющий искать и исследовать эти объекты.
Китайский радиотелескоп FAST, или «Сферический телескоп с 500-метровой апертурой» (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope), располагается на юге Китая, в провинции Гуйчжоу. Он был введён в эксплуатацию в 2016 году. Его обычно сравнивают со знаменитым с 1960-х годов телескопом Аресибо в Пуэрто-Рико, который недавно закончил свой жизненный цикл (ранее мы уже писали про телескоп Аресибо и его недавнее обрушение).
Оба инструмента имеют похожее строение — это классические антенны-«тарелки», или «телескопы с заполненной апертурой»: приём радиоволн происходит на всей внутренней поверхности антенны. На сегодня это самый большой такой телескоп. Зеркало российского радиотелескопа РАТАН-600 в Карачаево-Черкесии почти на 100 метров больше, но это — телескоп с незаполненной апертурой, то есть вместо всей поверхности тарелки приёмной антенной является только её «ободок». Такие телескопы легче настраивать, направляя приёмные панели на нём в нужную точку неба, и для построения телескопов с большим размером антенны нет таких серьёзных ограничений из-за веса конструкции.
Покрытие неба обзором FAST HI. Красные и синие области относятся к двум типам приёмников телескопа.
Данные обзора неба FAST HI собирались непрерывно с января 2020 года, когда телескоп «официально» начал полноценную работу. В июне 2019 года был выпущен первый релиз данных. Пока что первый обзор — пилотное исследование для проверки стратегии наблюдений, а также алгоритмов обработки данных, которые будут использоваться в будущих полномасштабных обзорах HI.
Статья команды FAST по результатам первого проекта вышла в Research in Astronomy and Astrophysics.
Каталог релиза данных содержит 544 галактики, обнаруженные по излучению молекулярного водорода (областей HI). Наиболее интересный результат работы — 16 источников, для которых нет соответствия в наблюдениях в оптическом диапазоне. Это значит, что FAST может открывать галактики, невидимые в оптические телескопы. Такие объекты представляют интерес с точки зрения теорий образования галактик. Они могут относиться к новому типу галактик, содержащему много тёмной материи и молекулярного газа, но мало звёзд — звёзды в них не могут сформироваться. Космологические модели предсказывают такие типы галактик, но подтвердить их наблюдениями пока не удавалось.
Кандидаты в «тёмные» галактики, открытые на телескопе FAST: объекты, излучающие в радиодиапазоне (на частоте HI 21 см), но неизвестные по оптическим обзорам. KANG Jiangang.
Подтвердить, что «тёмная» галактика действительно не излучает свет в оптическом диапазоне, можно только наблюдениями объектов глубокого космоса на крупных оптических телескопах типа «Хаббла» и его преемников параллельно с обзором FAST HI.
Кроме тёмной материи, галактики содержат межзвёздный газ и звёзды. Газ в основном встречается в форме HI, и его можно обнаружить при помощи радиотелескопов по спектру излучения — его характерная длина волны 21 см. Пока что обнаружено 35 тысяч «газовых» галактик. Обзор HI телескопа FAST в принципе способен обнаружить сотни тысяч газовых галактик, а также других экзотических галактических объектов, включая галактики из тёмной материи, галактические приливные хвосты, аккреционные потоки и ультрадиффузные карликовые галактики.
Космос
Химия, физика, исследования материи
история создания, новые открытия и поиск внеземного разума
Сразу скажу, что речь о самом большом телескопе с заполненной апертурой, что касается других систем, то есть и более масштабные. Например, SKA (Square Kilometre Array), с приемными станциями, разбросанными на расстоянии до 3000 км от центра.
Есть и радиотелескоп РАТАН-600 с незаполненной апертурой, диаметр которого составляет 576 метров.
Но сегодня поговорим именно о Fast — радиотелескопе, чаша которого представляет собой единое целое. Диаметр телескопа — 500 м, а построен он для изучения формирования и эволюции галактик, темной материи и вообще изучать историю возникновения Вселенной.
История создания
Системы подобного рода проектируются не один год, но еще больше времени занимает согласование крупных и мелких нюансов, набор сотрудников и вообще всякие рутинные операции. Создание FAST стартовало задолго до его создания.
Идея появилась в начале 90-х, а разрабатывать концепт специалисты стали в июле 1994 года. Спустя 14 лет началось непосредственно проектирование. Процесс продвигался не особенно быстро, но все же продвигался.
В 2011 году стартовало строительство — оно началось в одном из отдалённых горных ущелий уезда Пинтан Цяньнань-Буи-Мяоского автономного округа провинции Гуйчжоу, Китай.
<img src=«hsto.org/files/127/ae6/643/127ae6643c91467b9b34fd7c14fa2f93.jpg align=»center»/>
В 2015 году в радиотелескоп стали устанавливать отражающих элементов, а спустя год, в 2016, инженеры установили последний элемент из 4450.
Конечно, силами небольшой команды реализовать такой проект попросту невозможно. Поэтому к участию в подготовке концепта и строительству телескопа были привлечены сотни специалистов — ученых, строителей, инженеров и т.п. Некоторое время большинству пришлось даже жить вместе — в поселении, которое размещалось рядом с ущельем.
В 2016 году телескоп начал работу. Правда, это была своего рода тестовая программа — в эксплуатацию он был сдан лишь в январе 2020 года, после того, как прошел этап приемки государственными чиновниками.
Характеристики и возможности
Основной рабочий элемент системы — это сам рефлектор, который, как и в случае ныне разрушенного телескопа из Аресибо, размещается в естественном углублении.
Отраженные от рефлектора радиоволны фокусируются на приемнике, который находится на высоте в 140 от нижней части чаши. Собственно, здесь тоже все похоже на телескоп из Аресибо — приемник тоже подвешен на тросах. Стоит отметить, что кабелями управляют специальные системы — роботы, которые подтягивают или ослабляют тросы исходя из ситуации.
Частоты, с которыми работает телескоп — от 70 МГц до 3 ГГц. Стоит отметить, что характеристики FAST лучше, чем у телескопа из Аресибо (которого, напомню, уже нет, к сожалению). Дуга у Fast — 113°—120° градусов, а вот у Аресибо — 70°. В целом, FAST примерно в 2,5 раза более чувствительный, к чем телескоп Arecibo Observatory.
Телескоп очень чувствителен к радиопомехам, в радиусе 5 км от него не должно быть никаких источников постороннего сигнала. Для выполнения этого требования китайцам пришлось переселить 8000 местных жителей.
Изучение Вселенной — весьма интересная тема, но у нас есть и другие статьи, оцените — мы рассказываем о:
→ Маленьких «малинках» в крупном дата-центре
→ Динамических ИБП в дата-центрах: как мы устанавливали Piller CPM300 с двойным преобразованием
→ Разборке редкого зверя от Nvidia — DGX A100
Открытия
Уже в ходе тестового запуска астрономам удалось зафиксировать сигнал, который исходил от пульсара, который расположен на расстоянии 1300 км от нашей планеты.
В 2018 году сообщалось, что телескоп помог обнаружить 11 новых пульсаров. Речь идет о подтвержденных объектах. Всего же за два этих года телескоп обнаружил 51 звезду, которые по своим характеристикам схожи с пульсарами.
В мае этого года стало известно, что общее количество пульсаров, обнаруженных при помощи Fast, составляет уже 201 звезду. Информация была предоставлена Государственной астрономической обсерваторией при Академии наук Китая
Ученые Китая изучают пульсары, поскольку, как считают астрономы, это идеальная «лаборатория» для изучения законов физики, действующих в экстремальных для материи условиях.
Среди прочих открытий, которые сделаны при помощи FAST — три быстрых радиовсплеска, источники которых находились в разных секторах Вселенной. FRB длятся всего несколько миллисекунд, а их источники находятся в миллионах световых лет от Земли. Ученые считают, что каждый день на Земле можно улавливать несколько тысяч FRB — конечно, при условии наличия необходимых инструментов и ресурсов.
Поиск братьев по разуму
С пульсарами и FRB все более-менее понятно — у астрономов есть достаточно четкие методики и технологии обнаружения таких объектов и событий. Но при помощи FAST реализуется и еще одно важное направление изучение Вселенной — поиск внеземных цивилизаций.
В сентябре 2020 года Китай запустил масштабную программу по поиску внеземного разума с использованием «Небесного ока» (такое прозвище получил радиотелескоп). Для этого Поднебесная стала участником
SETI (Search for extraterrestrial intelligence). Сразу после этого гигантский радиотелескоп FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope), стал работать и для поиска внеземных сигналов.
Ну а сейчас стало известно, что FAST собираются задействовать для поиска самовоспроизводящихся зондов, которые известны в науке как «зонды Фон Неймана».
Эти зонды, будучи обнаруженными, могут стать решением парадокса Ферми.
Один из вопросов в рамках парадокса состоит в том, что если во Вселенной существует множество цивилизаций, включая очень древние, то почему мы до сих пор не обнаружили следы их инструментов?
Есть и ответ на этот вопрос — мы просто потратили на наблюдения мало времени, плюс у нас нет (вернее, не было, достаточно мощных инструментов, которые позволяют вести такие наблюдения). Телескоп FAST может обнаруживать зонды такого рода (при условии, что они излучают сигналы) на относительно большом расстоянии от Солнца.
Ученые предполагают, что зонды используют частоты, которые доступны для наблюдения радиотелескопом. Скорее всего, они «общаются» друг с другом при помощи частот, которые находятся в середине спектра, в котором работает FAST. Телескоп, по предположениям ученых, сможет обнаруживать не отдельные зонды, а их «стаи», созданные представителями цивилизаций II и III типа. То есть цивилизаций, освоивших ресурсы своей звездной системы и своей галактики соответственно — по классификации Кардашева.
FAST, в теории, может обнаружить роботов на расстоянии до 16 000 световых лет в случае роботов цивилизаций II типа и до 400 млн световых лет в случае зондов, созданных цивилизациями III типа.
Что такое быстрый телескоп?
по
*Этот пост может содержать партнерские ссылки. Это означает, что мы можем получить комиссию, если вы приобретете товар, используя одну из наших ссылок*
Телескопы бывают разных форм и размеров с разными характеристиками, материалами, используемыми для оптики, и так далее. В результате этих различий одни телескопы могут работать медленнее или быстрее других. Если вы были в телескопах и рядом с ними, эти слова часто будут появляться на форумах и иногда подразумевают, что для вашего устройства необходимо определенное оборудование.
Другими словами, если вы ищете телескоп, было бы неплохо узнать, что такое быстрый телескоп и стоит ли вам выбирать их или альтернативы, которые имеют фокусное расстояние, которое делает их намного медленнее.
Что такое быстрый телескоп?
Содержание
С точки зрения непрофессионала, быстрый телескоп — это телескоп, способный собирать свет с очень высокой скоростью благодаря сочетанию малого фокусного расстояния и апертуры телескопа.
Это также означает, что трубка устройства будет меньше, а размер зеркала или линзы будет сравнительно больше. Прибавляя числа к этому, апертура 100 мм с фокусным расстоянием 400 мм, в свою очередь, будет иметь фокусное отношение f/4, что, конечно же, сделает указанный телескоп быстрым.
Телескопы с апертурой f/4 — это очень быстрые телескопы, но по общему мнению сообщества, телескопы с фокусным отношением f/7 или ниже относятся к категории быстрых телескопов.
Что сделает телескоп медленным? к несоответствию между фокусным расстоянием и светосилой визуал в целом не помешает. Тем не менее, они будут уже.
Необходим быстрый телескоп для астрофотографии
Причина, по которой более быстрые телескопы часто рекомендуются для целей астрофотографии, заключается в том, что изображения, сделанные с их помощью, будут более стабильными.
Это также означает, что вам не нужно будет долго ждать, пока свет попадет на объектив камеры. С учетом сказанного, хотя более быстрый телескоп, вероятно, лучше подходит для астрофотографии, это не означает, что более медленные тоже не способны давать отличные результаты.
В конце концов, именно качество используемой оптики будет определять, будут ли ваши изображения выглядеть потрясающе, даже если компромисс с более медленными устройствами должен быть более неподвижным, когда фотография настроена на съемку. Если оптического качества не хватает, на самом деле не стоит ожидать лучших результатов.
Плюсы быстрого телескопа
Быстрые телескопы имеют ряд плюсов, а также минусы, поэтому я перечислю основные моменты ниже:
- Собирает свет быстрее благодаря меньшему фокусному расстоянию и большей апертуре
- Увеличенная скорость затвора для астрофотографии
- Позволяет пользователям просматривать более широкую область через окуляр
Минусы быстрого телескопа
Что касается минусов, то они включают следующее:
- У них гораздо больше визуальных расхождений, чем у более медленных телескопов
- Труднее найти подходящие окуляры
- Вам придется потратить намного больше на качественные светосильные телескопы
- Не подходит для узкого обзора
Заключение
Термин «быстрое устройство» был придуман из фотографии, и, конечно, это указывает на то, что такие устройства гораздо важнее для пользователей, которые хотят заняться астрофотографией.
Обычно, занимаясь астрономией, пользователи в основном хотят использовать свое устройство исключительно для просмотра ночного неба, а не для дорогостоящего хобби астрофотографии.
Кроме того, известно, что у более быстрых телескопов есть несколько визуальных несоответствий, таких как ложные цвета, кома и т. Д. Может немного ослабить астрономические впечатления, но с этими недостатками вы также получаете несколько плюсов, как упомянуто выше. .
Более дешевые телескопы, как правило, быстрее и позволяют очень хорошо наблюдать за небесными объектами, в то время как топовые модели столь же хороши, как и более медленные устройства для наблюдения за объектами. В конечном счете, если это для вас просто хобби, то более быстрая или медленная оптика не имеет большого значения, но если для вас важна астрофотография, лучшим выбором будет более быстрое устройство, поскольку оно очень подходит для целей астрофотографии (например, пока объектив и оптика в придачу отличные).
Китайский телескоп FAST поможет достичь важных результатов научных исследований в 2021 году
Китайский сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой (FAST), также известный как «Китайский небесный глаз», помог ученым добиться новых важных научных достижений в 2021 году, сообщила 5 января Китайская академия наук (CAS).
На фотографии показан сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой (FAST) Национальной астрономической обсерватории Академии наук Китая. (Архивное фото)
В течение почти двух лет с момента официального ввода в эксплуатацию FAST постоянно улучшал свою операционную эффективность и качество. Годовое время наблюдения за объектом превысило 5300 часов, что намного эффективнее, чем ожидали международные аналоги. Такая эффективность имеет решающее значение для его научных результатов.
Нейтральный водород, самый распространенный элемент во Вселенной и элемент, который в изобилии существовал во Вселенной в разные эпохи, является одним из лучших индикаторов распределения материи разного масштаба.
С помощью самостоятельно разработанной методики узкого самопоглощения HI (HINSA) группа международного сотрудничества под руководством Тао-Чунг Чинг и Ли Ди, ученых из Национальной астрономической обсерватории при CAS (NAOC), впервые получила обнаружение с высокой степенью достоверности.
результат эффекта Зеемана в оболочке ядра протозвезды с использованием FAST, который служит важным наблюдательным свидетельством для ответа на вопрос о магнитном потоке, один из трех классических вопросов о формировании неподвижных звезд.
Быстрые радиовсплески (FRB), впервые обнаруженные в 2007 году, являются самыми яркими радиовсплесками во Вселенной. Казалось бы, внегалактические радиоимпульсы длятся всего несколько миллисекунд. На данный момент ученые обнаружили несколько сотен событий FRB, и лишь некоторые из них указывали на всплески от одного повторяющегося источника FRB.
Ли Ди, главный научный сотрудник центра эксплуатации и разработки Китайского сферического радиотелескопа с пятисотметровой апертурой (FAST), представляет последние основные результаты, достигнутые FAST в области нейтрального водорода, на пресс-конференции, организованной Национальными астрономическими обсерваториями. Китайской академии наук, 5 января. (Фото/Китайская академия наук)
FRB121102 — первый известный человеку повторяющийся источник FRB.
В 2017 году он стал первым FRB, который был точно расположен и чья родительская галактика была идентифицирована.
Используя FAST, группа международного сотрудничества под руководством исследователей NAOC Ли Ди, Ван Пей и Чжу Вэйвэй провела наблюдение за FRB121102. Команда обнаружила 1652 независимых всплеска от источника примерно за 50 дней и получила самую большую на сегодняшний день выборку событий FRB, при этом количество событий FRB превышает общее количество событий FRB во всех опубликованных работах в этой области.
Пульсары могут излучать очень периодические импульсы с периодами импульсов от 1,4 миллисекунды до 23 секунд. Короткопериодические пульсары, которые также называют миллисекундными пульсарами, по точности сравнимы с лучшими атомными часами на Земле. Поэтому поиск пульсаров является одной из основных задач научных наблюдений с помощью крупных радиотелескопов мира.
На сегодняшний день FAST помог ученым идентифицировать около 500 новых пульсаров, став самым эффективным в мире объектом для обнаружения пульсаров с самого начала его работы.
Оснащенный 19-лучевым приемником в L-диапазоне, FAST на сегодняшний день является самым мощным в мире объектом для поиска пульсаров.
Менее чем за два года в рамках Snapshot Galactic Plane Pulsar Snapshot (GPPS), основного приоритетного проекта FAST под руководством Хань Цзиньлина и NAOC, было проведено около 620 часов научных наблюдений и завершено 8 процентов запланированной области поиска.
На фотографии обложка декабрьского номера китайского академического журнала Science China за 2021 год. Учитывая ведущую в мире чувствительность китайского сферического радиотелескопа с пятисотметровой апертурой (FAST), комбинация FAST и космического гамма-телескопа Fermi НАСА, важного объекта космической астрономии, создает потенциал для крупных научных прорывов. Соответствующие результаты исследований были опубликованы в декабрьском выпуске журнала Science China за 2021 год в статье, которая была помещена на обложке и получила редакционную оценку.
На сегодняшний день только в рамках этого проекта было обнаружено 279 новых пульсаров, в том числе 65 миллисекундных пульсаров и 22 пульсара в двойных системах.