Южный полярный телескоп⁠⁠

Многие из нас, кто интересуется космосом и астрономией слыхали про такие знаменитые телескопы как Аресибо, Very Large Array или недавно построенный самый большой радиотелескоп FAST. Но вот про SPL, 10 метровый телескоп установленный практически прямо на южном полюсе, я узнал недавно и надеюсь вы тоже будете не против про него узнать.

На американской полярной станции Амундсен-Скотт установлен один из самых крупных наземных телескопов. Проект телескопа стоимостью $19.2 млн. был профинансирован Национальным научным фондом (National Science Foundation). Высота телескопа составляет 22 метра, а вес – 280 тонн. Первоначально он был собран и протестирован в Килгоре, штат Техас, затем разобран, доставлен на корабле в Новую Зеландию, а оттуда – самолетом LC-130 на Южный Полюс. Как и любой проект в Антарктиде, SPT прошел через длинную и сложную логистическую цепь, протянувшуюся через весь мир. После доставки, с ноября прошлого года группа ученых под руководством Стива Падина (Steve Padin), сотрудника Чикагского университета, усердно работала над сборкой телескопа.Телескоп на полюсе расположен на высоте 2830 метров в ледяных условиях, где вода практически не испаряется в атмосферу и не приносится от далекого и расположенного на три километра ниже океана.

Камера, установленная в настоящее время на SPT, спроектированная с использованием сверхпроводящих массивов TES, является еще более чувствительной, чем камера SPT-SZ (установленная изначально в 2007г), и, что крайне важно, обладает способностью измерять поляризацию входящего света (отсюда и название SPTpol - поляриметр South Pole Telescope Polarimeter ). 780 поляризационно-чувствительных пикселей (каждый с двумя отдельными болометрами TES, один чувствительный к каждой линейной поляризации) разделены между частотами наблюдения 90 ГГц и 150 ГГц, а пиксели на двух частотах имеют разные архитектуры детектора. 150 ГГц - это поляризованные TIF-поляриметры с гофрированной связкой, изготовленные в монолитных массивах Национального института стандартов и технологий. 90 ГГц пикселей - это индивидуально упакованные двухполяризационные поляриметры с абсорбционной связью, разработанные в Аргоннской национальной лаборатории. 90-ГГц-пиксели соединяются с оптикой телескопа с помощью индивидуально обработанных контуров.

Астрономы используют телескоп на Южном полюсе из-за отличных условий для наблюдений. Холодная, сухая атмосфера над полюсом позволяет SPT легче зарегистрировать космическое фоновое микроволновое излучение. Последнее является «послесвечением», оставшимся после Большого взрыва. На шкале электромагнитных волн оно лежит между тепловым излучением и радиоволнами.

Микроволновое излучение позволяет астрономам «заглянуть» в раннюю Вселенную, когда ей было всего 400 тысяч лет. В то время еще не сформировались ни звезды, ни галактики. Если темная энергия изменила характер расширения Вселенной, то она должна была оставить свои «следы» в формировании галактик. Иными словами, темная энергия как причина должна была привести к другой структуре формирования галактических кластеров. Последнее же должно отразиться на распределении микроволнового излучения.

Согласно одному предположению, темная энергия – это космологическая константа Эйнштейна: постоянная сила, действующая в каждый момент времени в каждой точке. Эйнштейн ввел ее в свою теорию общей относительности, чтобы удовлетворить идее стационарной Вселенной, господствовавшей в то время. Если предположение Эйнштейна окажется верным, то ученые должны обнаружить, что 5 миллиардов лет назад темная энергия имела меньшее влияние, чем сейчас.

Другая версия темной энергии (называемая «квинтэссенция») предполагает наличие силы, меняющейся в пространстве и времени. Некоторые ученые полагают, что темной энергии совсем не существует, и что сила всемирного тяготения резко убывает на межгалактических расстояниях.

Чтобы вычислить время, когда темная энергия начала играть существенную роль, SPT будет использовать так называемый эффект Суняева-Зельдовича. Он состоит в искажении микроволнового излучения, когда оно проходит через горячий газ зарождающихся галактических кластеров. Когда излучение взаимодействует с газом в кластере, его часть переходит на более высокие частоты. SPT будет измерять незначительные температурные различия, связанные с такими температурными переходами, и по ним восстанавливать изображение газа в кластере.

SPT способен вести быструю съемку больших участков неба. Ученые ожидают, что он зарегистрирует тысячи и даже десятки тысяч галактических кластеров в течение нескольких лет.