MeerKAT:Det sydafrikanske radioteleskop, der har transformeret vores forståelse af kosmos

Sydafrikas Karoo-region er et stort halvtørt område, der strækker sig over fire af landets provinser. Det er tyndt befolket og kendt for sine store åbne områder.

I hjertet af dette landskab, nær den lille Northern Cape by Carnarvon, driver South African Radio Astronomy Observatory et teknologisk vidunder, der har transformeret vores forståelse af kosmos. MeerKAT-radioteleskopet har låst op for kosmiske mysterier. Det har fremmet videnskabeligt samarbejde. Det plejer også lokale talenter.

MeerKAT, som er blandt Sydafrikas største videnskabelige infrastrukturprojekter i de 30 år siden demokratiet, er dukket op som et fyrtårn for innovation og muligheder på det afrikanske kontinent. Det omfatter 64 fade, hver 13,5 meter i diameter, og er en forløber for Square Kilometer Array (SKA)-projektet. Når det er helt oppe at køre – i øjeblikket anslået til at være i 2028 eller 2029 – vil SKA være verdens mest kraftfulde radioteleskop.

I løbet af de sidste fem år har MeerKAT ydet bemærkelsesværdige bidrag til både sydafrikansk og international videnskab. Det besidder en unik kombination af enestående følsomhed og god opløsning, der gør det muligt for astronomer at studere universet mere detaljeret end nogensinde før.

For eksempel har dens evne til at opdage svage radiosignaler ført til banebrydende opdagelser inden for forbigående astronomi. Denne gren af ​​astronomi beskæftiger sig med objekter, der har skiftende karakteristika på relativt korte tidsskalaer. I 2017 var teleskopet involveret i opfølgende observationer af kollisionen af ​​to neutronstjerner. Multi-bølgelængde undersøgelser af denne art rummer nøglen til bedre forståelse af disse meget energiske begivenheder. Denne opdagelse har uddybet vores forståelse af universets mest energiske fænomener.

Jeg er lektor i astronomi i Sydafrika med en generel interesse i at studere galaksedannelse og evolutionsprocesser. Her er kun fire af MeerKATs store gennembrud, som jeg har været involveret i, og hvorfor resultaterne betyder noget for vores forståelse af universet.

Fascinerende resultater

I et projekt blev MeerKAT brugt til at observere centrum af vores galakse, Mælkevejen. Dette gjorde det muligt for vores hold for første gang at se magnetiske filamenter, der omgiver det supermassive sorte hul i hjertet af vores galakse. Et supermassivt sort hul er et ekstremt tæt objekt med massen af ​​en million sole. Dens tyngdekraft er så intens, at ikke engang lys kan undslippe dens træk. Forskningen gav værdifuld indsigt i de dynamiske processer, der former det galaktiske miljø.

MeerKAT har også stået i spidsen for adskillige galakseundersøgelser, der omformer vores forståelse af kosmisk evolution. Laduma, Mightee og Mhongoose undersøgelserne har til formål at kortlægge fordelingen af ​​galakser og neutral brintgas. De er også designet til at studere egenskaberne af nærliggende og fjerne galakser. Disse undersøgelser gør mere end blot at udvide vores viden om universet:de baner også vejen for fremtidig astronomisk forskning.

En af de mest bemærkelsesværdige opdagelser, der er kommet frem fra Mightee-projektet, er identifikation af gigantiske radiogalakser - enorme strukturer, der strækker sig over millioner af lysår. Disse kosmiske giganter, drevet af supermassive sorte huller i deres centre, genererer intens radioemission. Dette gør dem synlige for instrumenter som MeerKAT, hvis unikke egenskaber har gjort det muligt for disse imponerende galakser at blive fundet og studeret som aldrig før.

En spændende opdagelse gjort af Laduma-projektet er påvisningen af ​​en OH-megamaser. Dette er en kosmisk forstærker drevet af den intense stråling, der udsendes af galaksernes aktive centre. Det er blandt de mest kraftfulde kilder til maseremission i universet, der er i stand til at forstærke radiobølger med millioner af faktorer. OH-megamaseren påvist af Laduma er placeret i en fjern galakse. Det giver værdifuld indsigt i dynamikken i galaktiske kerner og de mekanismer, der driver deres udvikling.

Mhongoose-undersøgelsen har i mellemtiden afsløret et væld af oplysninger om fordelingen og egenskaberne af neutral brintgas i nærliggende galakser. Kortlægning af fordelingen af ​​neutral brint gør det muligt for astronomer at spore dynamikken i galaktiske strukturer og afsløre de skjulte reservoirer af gas, der driver stjernedannelse og galaksevækst. Denne information er afgørende for at forstå det komplekse samspil mellem gas, stjerner og mørkt stof i formningen af ​​galaksernes udvikling over kosmisk tid.

Vækst og læring

Ud over dets videnskabelige indvirkning er MeerKAT blevet en drivkraft for udvikling af menneskelig kapital i afrikansk astronomi.

Medlemmer af lokalsamfund rundt omkring på stedet har været ansat under både bygge- og driftsfasen. Engagementer med disse samfund, og især med skoler i området, nedbryder barrierer for deltagelse i astronomi. Dette skaber tiltrængte veje for underrepræsenterede grupper til at komme ind i feltet.

Gennem træningsprogrammer og uddannelsesinitiativer plejer MeerKAT en ny generation af afrikanske videnskabsmænd og ingeniører, der giver dem mulighed for at forfølge karrierer inden for videnskab, teknologi, matematik og ingeniørfag, så de kan bidrage til det globale videnskabelige samfund.

Projektet fungerer som et knudepunkt for internationalt samarbejde. Det har tiltrukket forskere fra hele verden til Sydafrika. For eksempel har jeg været i stand til at samarbejde med astronomer fra Storbritannien, Australien, Holland og USA.

Og takket være initiativer som African Very Long Baseline Interferometry Network opbygger MeerKAT kapacitet inden for radioastronomi på tværs af kontinentet og positionerer Afrika som førende på området.

I betragtning af de mange banebrydende opdagelser MeerKAT allerede har gjort, lover det at fortsætte med at fungere som en opdagelsesmaskine, der vil skubbe grænserne for astronomisk udforskning ind i SKA-æraen.

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.