4.6. A RÁDIÓ (VSOP)
(Almár, 1990; Almár, 1998; Almár-Both-Horváth, 1996; Frey, 1997; Frey, 1998)
A csillagászati észlelési technikák fejlődése mögött lényegében négy
mozgató erő fedezhető fel: az elektromágneses színkép minél szélesebb
tartományának elérése, az érzékenység növelése (egyre halványabb objektumok
észlelése), az egyre finomodó spektrális felbontásra való törekvés és a
szögfelbontás növelése. Ez utóbbi téren a rádiócsillagászat - a hosszú
hullámhosszakra való tekintettel - hátránnyal indult az optikai
csillagászathoz képest. A leképező eszközök (távcsövek) szögfelbontása a
hullámhosszal egyenesen, az átmérővel fordítottan arányos (1,22 lambda/d a
központi elhajlási korong átmérője). A rádióhullámok hullámhossza pedig több
(4-7) nagyságrenddel nagyobb a látható fényénél. Ez azt jelenti, hogy a
világ legnagyobb rádióteleszkópjainak a felbontása mindössze az emberi
szemével mérhető össze, s messze elmarad még a legkisebb optikai távcsöveké
mögött is. (Nem így az érzékenység: a németországi Effelsbergben épült 100 m
átmérőjű rádiótávcső, a világ legnagyobb mozgatható antennájának
gyűjtőfelülete mellett eltörpül a
legnagyobb optikai távcsőé is.) Ezek
után meglepően hangozhat az a
kijelentés, hogy napjainkban messze a
legjobb felbontóképességet a
rádiócsillagászat nyújtja.
Mivel a rádiótartományban a légkör
átlátszó, látszólag nincs szükség
űrtávcsövekre. Mégis, az egymással egy
rendszerré egyesített rádiótávcsövek
(VLBI, Very Long Baseline
Interferometry; vö. 2.2.1. fejezet)
felbontóképességének fokozása érdekében
a bázisvonal további növelésére az
egyetlen mód, ha az egyik távcsövet
kihelyezzük a világűrbe (űr-VLBI).
További előny az is, hogy a mm-es tartomány is hozzáférhetővé válik.
Említésre érdemes még, hogy ez a technika alkalmas a Földhöz rögzített és az
inerciális koordinátarendszerek közvetlen összekapcsolására. (Erre magyar
kutatók hívták fel a figyelmet.)
Végül röviden említhető a földi eredetű rádióinterferencia
kiküszöbölésének lehetősége az űrcsillagászatban. Ez egyre inkább
kényszerűséggé válik, mivel a nagyteljesítményű adókból, távközlési
holdakból származó rádiózavarok rohamosan rontják a földi rádiócsillagászat
helyzetét. Az interferencia még a rádiócsillagászat részére fenntartott
frekvenciákon is jelentkezik, és olyan mértékben globális veszéllyé válik,
hogy egyre nehezebb a Földön zavarmentes helyet találni. Bármennyire
utópisztikusnak látszik is, foglalkozni kell a Hold túlsó oldalának, mint
ideálisan védett területnek a használatával rádiócsillagászati
megfigyelésekhez.
A nemzetközi holdbázis-tervekben szerepel nagyon érzékeny rádiótávcsövek
elhelyezése a Hold túloldalán. Árnyékban lévő, vagy tartósan alacsony
hőmérsékletű mélyedésben nagy infravörös távcső elhelyezése is kívánatos
lenne. Csillagászati obszervatórium kiépítésére a Holdon, a nemzetközi
holdbázis építésének harmadik fázisában, valamikor 2010 után kerülhetne sor.
A VSOP
Az első, teljes kiépítettségű űr-VLBI rendszert a japán VSOP (VLBI Space
Observatory Programme) valósította meg (japán elnevezése: MUSES-B).
1997. február 12-én, fedélzetén egy 8 m átmérőjű kinyitható antennával,
Föld körüli pályára állították a VSOP mesterséges holdat (A hold
felbocsátása után a nemzetközi elnevezése HALCA: Highly Advanced Laboratory
for Communications and Astronomy lett.) Várható "élettartama" 3 év. Február
28-án kinyílt a hold aranyozott molibdén antennája, amelyet hat rúd
feszített ki.
A végleges pálya perigeuma 575, apogeuma 21.400 km magasságban van.
A keringés periódusideje 6,6 óra. A berendezés három különböző
frekvencián (22, 5 és 1,6 GHz) működik, és mintegy 40 földi VLBI-
obszervatóriummal figyeli egyidejűleg, korrelált módon a kozmikus
rádióforrásokat (aktív galaxismagok, kvazárok, rádió-mézerek, fekete lyukak,
a Tejútrendszer középpontja stb.). Némi technikai problémák után, május 7-én
sikerült az első jelet regisztrálni egy halvány kvazárról.
A több évig tartó méréssorozat célja a VLBI-mérések bázisvonalának
növelése a Föld méretei szabta korlátokon túl, mintegy 27.000 km-es hosszig.
A kísérletekben részt vesz az Egyesült Államok, Kanada és Oroszország is.
(A VSOP-pal egyidőben, orosz irányítással egy másik űr-VLBI-hold
előkészítő munkái is folynak. A RADIOASTRON talán korábban is elkészülhetett
volna, mint a VSOP, ha a pénzügyi feltételek ezt lehetővé teszik.
Mindenesetre elképzelhető, hogy még ebben az évtizedben pályára kerül a
második űr-VLBI-hold is. A RADIOASTRON tervezett pályája magasabb, mint
japán társáé: igen elnyúlt ellipszis, lehetővé téve csaknem 85.000 km hosszú
bázisvonalakat is! Figyelembe véve a holdak néhány éves várható
élettartamát, elvileg olyan VLBI-kísérlet is elképzelhető majd, amelyben
egyszerre két, Föld körül keringő antenna is részt vesz.)
A VSOP tudományos programjának legfontosabb eleme, hogy rendszeresen
megfigyeli az aktív galaxismagokat és kvazárokat, esetleg mindhárom
észlelési frekvencián. Az asztrofizika egyik legérdekesebb kérdése, hogy mi
termeli azt a hihetetlen energiát a kvazárokban és az aktív galaxismagokban,
amitől olyan nagy távolságból is észlelhetők.
Az űr-VLBI-vel elérhető felbontás (a mm-es hullámhosszokon) az
ívmásodperc néhány százezred része. 0,1 mas körüli felbontás galaktikus
források esetén megfelel 1 CsE-nek, közeli galaxisoknál 0,01 - 0,1 pc-nek,
távoli rádiógalaxisoknál 1 pc-nek. Az űr-VLBI felbontásával e különleges
objektumok még finomabb részleteit tudják feltérképezni, ami talán elvezet a
rejtélyek megoldásához.
gyűjtőfelülete mellett eltörpül a
legnagyobb optikai távcsőé is.) Ezek
után meglepően hangozhat az a
kijelentés, hogy napjainkban messze a
legjobb felbontóképességet a
rádiócsillagászat nyújtja.
Mivel a rádiótartományban a légkör
átlátszó, látszólag nincs szükség
űrtávcsövekre. Mégis, az egymással egy
rendszerré egyesített rádiótávcsövek
(VLBI, Very Long Baseline
Interferometry; vö. 2.2.1. fejezet)
felbontóképességének fokozása érdekében
a bázisvonal további növelésére az
egyetlen mód, ha az egyik távcsövet
kihelyezzük a világűrbe (űr-VLBI).
További előny az is, hogy a mm-es tartomány is hozzáférhetővé válik.
Említésre érdemes még, hogy ez a technika alkalmas a Földhöz rögzített és az
inerciális koordinátarendszerek közvetlen összekapcsolására. (Erre magyar
kutatók hívták fel a figyelmet.)
Végül röviden említhető a földi eredetű rádióinterferencia
kiküszöbölésének lehetősége az űrcsillagászatban. Ez egyre inkább
kényszerűséggé válik, mivel a nagyteljesítményű adókból, távközlési
holdakból származó rádiózavarok rohamosan rontják a földi rádiócsillagászat
helyzetét. Az interferencia még a rádiócsillagászat részére fenntartott
frekvenciákon is jelentkezik, és olyan mértékben globális veszéllyé válik,
hogy egyre nehezebb a Földön zavarmentes helyet találni. Bármennyire
utópisztikusnak látszik is, foglalkozni kell a Hold túlsó oldalának, mint
ideálisan védett területnek a használatával rádiócsillagászati
megfigyelésekhez.
A nemzetközi holdbázis-tervekben szerepel nagyon érzékeny rádiótávcsövek
elhelyezése a Hold túloldalán. Árnyékban lévő, vagy tartósan alacsony
hőmérsékletű mélyedésben nagy infravörös távcső elhelyezése is kívánatos
lenne. Csillagászati obszervatórium kiépítésére a Holdon, a nemzetközi
holdbázis építésének harmadik fázisában, valamikor 2010 után kerülhetne sor.
A VSOP
Az első, teljes kiépítettségű űr-VLBI rendszert a japán VSOP (VLBI Space
Observatory Programme) valósította meg (japán elnevezése: MUSES-B).
1997. február 12-én, fedélzetén egy 8 m átmérőjű kinyitható antennával,
Föld körüli pályára állították a VSOP mesterséges holdat (A hold
felbocsátása után a nemzetközi elnevezése HALCA: Highly Advanced Laboratory
for Communications and Astronomy lett.) Várható "élettartama" 3 év. Február
28-án kinyílt a hold aranyozott molibdén antennája, amelyet hat rúd
feszített ki.
A végleges pálya perigeuma 575, apogeuma 21.400 km magasságban van.
A keringés periódusideje 6,6 óra. A berendezés három különböző
frekvencián (22, 5 és 1,6 GHz) működik, és mintegy 40 földi VLBI-
obszervatóriummal figyeli egyidejűleg, korrelált módon a kozmikus
rádióforrásokat (aktív galaxismagok, kvazárok, rádió-mézerek, fekete lyukak,
a Tejútrendszer középpontja stb.). Némi technikai problémák után, május 7-én
sikerült az első jelet regisztrálni egy halvány kvazárról.
A több évig tartó méréssorozat célja a VLBI-mérések bázisvonalának
növelése a Föld méretei szabta korlátokon túl, mintegy 27.000 km-es hosszig.
A kísérletekben részt vesz az Egyesült Államok, Kanada és Oroszország is.
(A VSOP-pal egyidőben, orosz irányítással egy másik űr-VLBI-hold
előkészítő munkái is folynak. A RADIOASTRON talán korábban is elkészülhetett
volna, mint a VSOP, ha a pénzügyi feltételek ezt lehetővé teszik.
Mindenesetre elképzelhető, hogy még ebben az évtizedben pályára kerül a
második űr-VLBI-hold is. A RADIOASTRON tervezett pályája magasabb, mint
japán társáé: igen elnyúlt ellipszis, lehetővé téve csaknem 85.000 km hosszú
bázisvonalakat is! Figyelembe véve a holdak néhány éves várható
élettartamát, elvileg olyan VLBI-kísérlet is elképzelhető majd, amelyben
egyszerre két, Föld körül keringő antenna is részt vesz.)
A VSOP tudományos programjának legfontosabb eleme, hogy rendszeresen
megfigyeli az aktív galaxismagokat és kvazárokat, esetleg mindhárom
észlelési frekvencián. Az asztrofizika egyik legérdekesebb kérdése, hogy mi
termeli azt a hihetetlen energiát a kvazárokban és az aktív galaxismagokban,
amitől olyan nagy távolságból is észlelhetők.
Az űr-VLBI-vel elérhető felbontás (a mm-es hullámhosszokon) az
ívmásodperc néhány százezred része. 0,1 mas körüli felbontás galaktikus
források esetén megfelel 1 CsE-nek, közeli galaxisoknál 0,01 - 0,1 pc-nek,
távoli rádiógalaxisoknál 1 pc-nek. Az űr-VLBI felbontásával e különleges
objektumok még finomabb részleteit tudják feltérképezni, ami talán elvezet a
rejtélyek megoldásához.