Ny radiomodtager åbner bredere vindue til radiouniverset

Forskere har brugt den nyeste trådløse teknologi til at udvikle en ny radiomodtager til astronomi. Modtageren er i stand til at opfange radiobølger ved frekvenser over et område flere gange bredere end konventionelle, og kan detektere radiobølger, der udsendes af mange typer molekyler i rummet på én gang. Dette forventes at muliggøre betydelige fremskridt i studiet af universets udvikling og mekanismerne for stjerne- og planetdannelse.

Interstellare molekylære skyer af gas og støv udgør materialet til stjerner og planeter. Hver type molekyle udsender radiobølger ved karakteristiske frekvenser, og astronomer har detekteret emissioner fra forskellige molekyler over en bred vifte af frekvenser. Ved at observere disse radiobølger, vi kan lære om de fysiske egenskaber og kemiske sammensætning af interstellare molekylære skyer. Dette har været motivationen bag udviklingen af ​​et bredbåndsmodtagesystem.

Generelt, rækkevidden af ​​radiofrekvenser, der kan observeres samtidigt af et radioteleskop, er meget begrænset. Dette skyldes egenskaberne ved de komponenter, der udgør en radiomodtager. I denne nye forskning, holdet af forskere fra Osaka Prefecture University (OPU) og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) har udvidet båndbredden af ​​forskellige komponenter, såsom hornet, der bringer radiobølger ind i modtageren, bølgelederkredsløbet (metalrør), der udbreder radiobølgerne, og radiofrekvensomformeren. Ved at kombinere disse komponenter i et modtagersystem, holdet har opnået en række samtidig detekterbare frekvenser flere gange større end før. Desuden, dette modtagersystem blev monteret på OPU 1,85-m radioteleskopet i NAOJs Nobeyama Radio Observatory, og lykkedes med at fange radiobølger fra faktiske himmellegemer. Dette viser, at resultaterne af denne forskning er yderst nyttige i faktiske astronomiske observationer.

"Det var et meget følelsesladet øjeblik for mig at dele glæden ved at modtage radiobølger fra Oriontågen for første gang med medlemmerne af holdet, ved hjælp af den modtager, vi havde bygget, " kommenterer Yasumasa Yamasaki, en OPU-kandidatstuderende og hovedforfatteren af ​​papiret, der beskriver udviklingen af ​​bredbåndsmodtagerkomponenterne. "Jeg føler, at denne præstation blev muliggjort af samarbejdet mellem mange involverede i projektet."

Sammenlignet med de modtagere, der i øjeblikket bruges i Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), bredden af ​​frekvenser, der kan observeres samtidigt med de nye modtagere, er slående. For at dække radiofrekvenserne mellem 211 og 373 GHz, ALMA bruger to modtagere, Band 6 og 7, men kan kun bruge én af dem på et givet tidspunkt. Ud over, ALMA-modtagere kan observere to strimler af frekvensområder med bredder på 5,5 og 4 GHz ved brug af bånd 6- og 7-modtagere, henholdsvis. I modsætning, den nye bredbåndsmodtager kan dække alle frekvenser med en enkelt enhed. Ud over, især i det højere frekvensbånd, modtageren kan registrere radiobølger i et frekvensområde på 17 GHz ad gangen.

"Det var en meget værdifuld oplevelse for mig at være involveret i udviklingen af ​​denne bredbåndsmodtager fra begyndelsen til succesfuld observation, " siger Sho Masui, en kandidatstuderende ved OPU og hovedforfatteren af ​​forskningspapiret, der rapporterer udviklingen af ​​modtageren og testobservationerne. "Baseret på disse erfaringer, Jeg vil gerne fortsætte med at bruge yderligere bestræbelser på at fremme astronomi gennem instrumentudvikling."

Denne bredbåndsteknologi har gjort det muligt at observere de interstellare molekylære skyer langs Mælkevejen mere effektivt ved hjælp af 1,85-m radioteleskopet. Ud over, udvidelse af modtagerens båndbredde er opført som et af de højt prioriterede punkter i ALMA Development Roadmap, som har til formål at forbedre ALMAs ydeevne yderligere. Denne præstation forventes at blive anvendt på ALMA og andre store radioteleskoper, og at yde et væsentligt bidrag til at forbedre vores forståelse af universets udvikling.