Astronomi vesolja ne opazujejo samo v vidni svetlobi z običajnimi optičnimi teleskopi, nebesna telesa namreč oddajajo tudi nam nevidno svetlobo. Primer take je infrardeča svetloba, ki je ne vidimo, jo pa občutimo kot toploto. Radijski valovi so svetloba, ki prav tako spada v našim očem nevidno območje. Področje astronomije, ki se s tovrstnimi opazovanji ukvarja imenujemo radijska astronomija.
Cilji projekta
Cilj tega projekta je vzpostavitev radijskih astronomskih opazovanj na univerzitetno raven, saj je področje radijske astronomije v Sloveniji zelo slabo zastopano in se z njim ukvarja le nekaj ljubiteljskih astronomov. To bomo dosegli s postavitvijo astronomskega radijskega teleskopa v sodelovanju s Fakulteto za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani. Projekt zajema načrtovanje nosilne konstrukcije parabolične antene, sistema za usmerjanje le-te, nakup materiala (kovinski profili, nosilni steber, pogonski motorji z reduktorji, drugi gradbeni material) in izdelavo celotne konstrukcije. Poleg konstrukcijskega dela bomo potrebovali tudi ustrezne elektronske komponente za sprejemanje radijskih signalov (koaksialni kabli, material za izdelavo frekvenčnih filtrov, ojačevalcev signala, analogno-digitalni sprejemnik, računalnik in oprema za omrežno kartico). Lokacijo za postavitev teleskopa smo po posvetovanju s strokovnjaki (Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani) izbrali na Kraškem delu občine Miren-Kostanjevica, zaradi nizke elektromagnetne onesnaženosti (oddaljenost od večjih naselij, daljnovodov, radijskih in televizijskih oddajnikov), kar bistveno prispeva h kvaliteti opazovanj. Načrtovano konstrukcijo bomo izdelali samostojno, ker je vrednost že izdelane konstrukcije previsoka, hkrati pa je težko najti tako, ki ustreza dimenzijam naše parabole in zahtevam okolja kjer bo postavljena.
Zakaj ravno radijski teleskop?
Primarna naloga tega teleskopa bo merjenje prisotnosti vode v vesolju z opazovanjem signala, ki ga oddaja molekula OH (molekula vode H2O se v vesolju zaradi sevanja razcepi v molekulo OH) pri valovni dolžini 18 cm. Molekula OH je ena izmed najbolj pogostih molekul v vesolju in jo lahko najdemo v skoraj vseh vesoljskih objektih. Prisotna je tako v molekularnih oblakih plina, ki jih z optičnimi teleskopi vidimo kot meglice, v njihovi notranjosti pa nastajajo zvezde; kot tudi v ostankih najmočnejših eksplozij v vesolju znanih kot supernove. Najdemo jo v oblaku plina, ki nastane, ko se zvezda z velikostjo podobno našemu Soncu, bliža koncu svojega življenja. Njen signal je lahko tudi tako močan, da pripotuje do nas iz zelo oddaljenih galaksij. OH molekulo najdemo tudi v atmosferah velikih plinastih planetov našega Osončja, primer sta Jupiter in Saturn; v okolici največjih Saturnovih zaledenelih lun ter tudi v najmanjših telesih našega Sončnega sistema, kometih. Opazovanje tega signala nam nudi informacijo o razmerah v opazovanem območju, kot so na primer temperatura, gostota, magnetno polje, hitrost in oddaljenost do opazovanega objekta. S pomočjo navedenih parametrov bomo dobili globlji vpogled v možnosti razvoja življenja drugod po vesolju, poleg tega pa nam bo bolj jasen izvor vode na našem planetu.
Kdo sodeluje?
Projekt poteka v sodelovanju s Fakulteto za matematiko in fiziko v Ljubljani, Fakulteto za elektrotehniko v Ljubljani in Astronomskim društvom Kmica iz Murske Sobote. Doslej so nam sponzorstvo in donacije zagotovila podjetja in ustanove, ki jih najdete tukaj.
Poleg raziskovalne dejavnosti se bo teleskop uporabljal tudi za usposabljanje študentov naravoslovnih študijev fizike, astronomije, elektrotehnike in računalništva. Omogočal bo interdisciplinarno povezovanje raznih tehniških smeri in izmenjavo idej ter znanja med različnimi ustanovami. Projekt združuje tudi sodelujoče iz različnih koncev Slovenije: Pomurska, Osrednjeslovenska, Primorska in Gorenjska regija. To in druga znanstvena in tehnična področja so v Sloveniji še v povojih ali jih sploh ni, potenciala za njihov razvoj pri nas pa je zelo veliko. Znanstvene raziskave in tehnološki razvoj so namreč bistvenega pomena za današnjo družbo in našo državo. To se bo v prihodnosti pokazalo na gospodarskem področju, nenazadnje pa tudi v mednarodnem ugledu Slovenije. Z izvedbo tega projekta bomo ponudili nove priložnosti mlajšim generacijam, ki bi sicer svoje pridobljeno znanje in iznajdljivost odnesli s seboj v tujino.
Komu bo namenjen?
Projekt bo služil promociji in prepoznavnosti sodelujočih donatorjev. Upravitelji teleskopa bomo organizirali dogodke na katerih bo širši javnosti predstavljena ta veja astronomije. Mogoč bo tudi vpogled v potek opazovanja saj bodo nadzorne točke pozicionirane na treh koncih Slovenije, prva v Prekmurju, druga na Primorskem in tretja na Gorenjskem. Za informacije javnega značaja bo na razpolago spletna stran, ki bo omogočala pregled nad aktivnostmi v povezavi z gradnjo teleskopa, kasneje pa nad izsledki meritev opravljenih s teleskopom. S širokim spektrom opazovanj z omenjenim teleskopom bo mogoča tudi izvedba raziskovalnih nalog za mlade raziskovalce v sklopu Zveze za tehnično kulturo Slovenije.
Opazovalni predlogi
Ko načrtujemo gradnjo radijskega teleskopa, se moramo vprašati tudi ali smo sposobni izmeriti emisije, ki nas zanimajo. V nadaljevanju sta prikazana dva primera nebesnih objektov, na katerih bomo naš teleskop lahko preizkusili.
- NML Cygni (OH 90.8 – 1.9)
NML Cygni je rdeča hiper-orjakinja v ozvezdju Laboda (Cyg). Je ena izmed najsvetlejših in najmasivnejših hladnih hiper-orjakinj v Galaksiji. Oddaljenost te zvezde od Zemlje znaša okoli 1,6 kpc (5300 svetlobnih let). Zvezda je del OB2 asocijacije v Labodu, ki pokriva približno 2° na nebu, oziroma ~30 pc. Gre za delno-spemenljivo zvezdo s periodo 1280 ali 940 let, ki se nahaja v zgornjem desnem kotu HR diagrama. Bolometrični izsev zvezde znaša 500.000 izsevov Sonca, radij zvezde meri 3740 radijev Sonca. Trenutno ocenjena masa znaša med 25 in 50 mas Sonca. NML Cygni je v pozni fazi razvoja, njena atmosfera pa vsebuje težje elemente in molekule, predvsem OH in H2O. Meglica, ki obkroža zvezdo kaže podolgovato asimetrično obliko, ki je v skladu s porazdelitvijo H20 plinastega maserja (naravni izvor stimulirane emisije). Opazovanja kažejo, da ima zvezda dve diskretni optično gosti ovojnici plina in prahu. Nastanek prašnih ovojnic je posledica močnega zvezdnega vetra, ki ima hitrost okoli 23 km/s.
Opazovanje bomo izvedli z 2,4 metrsko parabolo, s Kumar-K4 tipom žarilca v gorišču, izdelanega za frekvence med 1600 in 1700 MHz. Uporabili bomo filter s centralno frekvenco 1612 MHz, s pasovno širino 0.5 MHz. Integracijski (ekspozicijski) čas bo znašal okoli 6 ur, pri čemer pričakujemo pojav dveh spektralnih črt okoli centralne frekvence. Vrh najmočnejše črte ocenjujemo na okoli 520 Jy (Jansky, 1 Jy = 10-26 Wm-2Hz-1).
Namen opazovanja je poiskati vrhove in širine emisijskih črt ter oceniti hitrost približajoče in oddaljajoče se ovojnice zvezde. Črti bomo med seboj primerjali in ocenili njuno medsebojno razmerje debelin. Meritve bomo opravili večkrat, vedno z enakim integracijskim časom. Opazovali bomo časovni zamik spremembe jakosti obeh črt ter poskusili oceniti tudi polmer plinaste OH ovojnice zvezde.
- W3(OH)
Gre za območje nastajanja zvezd, ki je od nas oddaljeno okoli 1,9 kpc (6200 svetlobnih let) in leži v spiralnih rokavih Galaksije. Območje meri približno 2° na nebu in leži v ozvezdju Kasiopeje (Cas). Glavna zanimivost tega območja je študija novorojenih, masivnih zvezd, ki segrevajo prah in plin v njihovi okolici. Opazovanje bomo izvedli z 2,4 metrsko parabolo, s Kumar-K4 tipom žarilca v gorišču, izdelanega za frekvence med 1600 in 1700 MHz. Pri opazovanju bomo uporabili 2 različna filtra, prvega s centralno frekvenco 1612 MHz s pasovno širino 0,5 MHz in drugega pri centralni frekvenci 1667 MHz s pasovno širino 5 MHz. Opazovanje bomo izvedli v dveh nočeh, pri čemer bo znašal integracijski (ekspozicijski) čas za posamezni filter okoli 5 ur. Opazovali bomo emisijsko črto pri 1612 MHz ter črti pri 1665 in 1667 MHz.
Namen tega opazovanja bo primerjati intenzitete in širine emisijskih črt ter ocenitev radialne hitrosti opazovanega območja. S pomočjo tega bomo lahko ocenili hitrost s katero se opazovani oblaki gibajo okrog središča Galaksije.