Bildunterschrift: Der originale Jodrell Bank Control Desk mit Blick auf das Lovell-Teleskop. Bildnachweis: Anthony Holloway.
Letzte Woche haben wir uns das öffentliche Gesicht des Jodrell Bank Observatory, des Discovery Centers, angesehen. Aber diese Woche bekommen wir einen Blick hinter die Kulissen des Herzens dieses beeindruckenden und historischen Observatoriums.
Dr. Tim O’Brien ist stellvertretender Direktor des Jodrell Bank Observatory und Leser für Astrophysik an der School of Physics & Astronomy der University of Manchester. Zu Beginn unserer Tour durch Teleskope, Kontrollraum und Computer erklärt er die Rolle von Jodrell in der historischen Entwicklung der Radioastronomie. Das Lovell-Teleskop im Herzen des Observatoriums ist heute ein denkmalgeschütztes Gebäude und steht auf dem neuesten Stand der aktuellen und zukünftigen wissenschaftlichen Forschung.
Die Jodrell Bank war ursprünglich der Standort des Testgeländes der Botanikabteilung der Universität. Das Observatorium wurde von Sir Bernard Lovell gegründet, als Störungen durch Straßenbahnen die Erforschung der kosmischen Strahlung störten, die er an der School of Physics auf dem Hauptcampus der Universität in der Stadt durchführte. Sir Bernard verlegte seine Radarausrüstung 1945 an den Standort, um zu versuchen, Funkechos aus den ionisierten Spuren der kosmischen Strahlung zu finden, gründete jedoch stattdessen ein völlig neues Forschungsgebiet für Meteore.
Das Lovell-Teleskop (ursprünglich das Mark I) war das größte lenkbare Radioteleskop der Welt (76,2 m Durchmesser) und das einzige, das 1957 die Startrakete von Sputnik 1 verfolgen konnte. Es ist immer noch das drittgrößte der Welt. Abgesehen von der Verfolgung und dem Empfang von Daten von Sonden wie Pioneer 5 im Jahr 1960 und Luna 9 im Jahr 1966 ermöglichte ein kontinuierliches Upgrade-Programm die Messung von Entfernungen zum Mond und zur Venus sowie die Erforschung von Pulsaren, astrophysikalischen Masern, Quasaren und Gravitationslinsen. Es hat die umfangreichsten Studien zu Pulsaren in binären Sternensystemen geliefert und den ersten Pulsar in einem Kugelsternhaufen entdeckt. Es detektierte die erste Gravitationslinse und wurde auch für SETI-Beobachtungen verwendet. Jetzt auf seiner dritten reflektierenden Oberfläche hat ein kontinuierliches Programm von Upgrades es leistungsfähiger als je zuvor gemacht.
1964 wurde das elliptische Radioteleskop Mark II fertiggestellt. Es steht mitten auf einem Feld und stellt die kleine Beobachtungskuppel in den Schatten, in der Tims optisches Lehrteleskop untergebracht ist. Es ist von Nachkriegshütten umgeben, die nach den dort durchgeführten Forschungen benannt sind. Eine heißt also Radiant (nach Meteoren) und eine andere Moon. Mit einer Hauptachse von 38,1 m und einer Nebenachse von 25,4 m wird der Mark II hauptsächlich neben dem Lovell als Teil von e-MERLIN (Multi Element Radio Linked Interferometer Network) verwendet, der nationalen nationalen Radioastronomie-Einrichtung Großbritanniens, die von Jodrell aus betrieben wird. Dies umfasst bis zu 7 Funkbereiche: Lovell, Mark II, Cambridge, Defford, Knockin, Darnhall und Pickmere. e-MERLIN hat die längste Grundlinie (Teleskopabstand) von 217 km und eine Auflösung von besser als 50 Millisekunden, verglichen mit dem Hubble-Weltraumteleskop, jedoch bei Funk und nicht bei sichtbaren Wellenlängen. Die Niederlassung von Jodrell in Manchester beherbergt auch den UK Regional Centre Node für ALMA (Atacama Large Millimeter / Sub-Millimeter Array) in Chile.
Das 42-Fuß-Teleskop steht am Eingang zum Hauptgebäude, in dem sich der Kontrollraum befindet. Die Hauptaufgabe des Teleskops besteht darin, den Pulsar im Herzen des Krebsnebels kontinuierlich zu überwachen (immer über dem Horizont). Zu diesem Zeitpunkt zeigte Tim seinen beeindruckenden Partytrick, mathematisch zu demonstrieren, dass das Zielfernrohr tatsächlich auf den Krabbenpulsar zeigte, indem er aus dem rechten Aufstieg des Pulsars (05h 34m 31,97s) und der Deklination (+ 22d 00m 52,1s) berechnete, wo er sich befinden würde der Himmel zu der Zeit. Es wurden Daten aus über 30 Jahren gesammelt, die 4% des Alters des Pulsars ausmachen und wichtige Hinweise auf die Entwicklung der Pulsare geben.
Bildunterschrift: Dr. Tim O’Brien im Gespräch mit Prof. Brian Cox und Dara O’Biain im Kontrollraum während des Stargazing Live Credit: The University of Manchester
Tim war so freundlich, mich in den Kontrollraum zu lassen, der von allgemeinen Besuchern der Website nicht oft gesehen wird, obwohl hier die jährliche Stargazing Live-Serie von BBC TV zu sehen ist, die von Prof. Brian Cox und Dara O’Briain moderiert wird. Es zeigt perfekt die historische und aktuelle Rolle von Jodrell in der Radioastronomie. Es ist eine wundervolle britische Mischung aus modernster Computertechnologie, originaler Ausrüstung aus den 1950er Jahren und allen Punkten dazwischen. In einer Ecke befinden sich massive Flachbildschirme, die jedes Zielfernrohr anzeigen und steuern können, eine Atomuhr neben Holz- und Glasschränken mit zuckenden Nadeln, die Luftdruck-, Windgeschwindigkeits- und Temperaturschwankungen auf Papierrollen oder -scheiben verfolgen. In der Mitte des Raumes befindet sich der originale hufeisenförmige Kontrollpult aus den 1950er Jahren.
Das große Fenster überblickt das Lovell-Zielfernrohr, das während meines Besuchs „geparkt“ wurde, während die reflektierende Schale einen neuen Anstrich erhielt, der mit angezogenen Bremsen direkt auf den Zenit zeigte. Wenn der Wind während einer Beobachtung zunimmt, muss die Schüssel angehoben und zu einem Ziel höher am Himmel bewegt werden. Wenn der Wind 45 Meilen pro Stunde erreicht, muss die Schüssel in dieser aufrechten Position geparkt werden. Zum Glück passiert das nicht allzu oft. Eine starke Ansammlung von Schnee kann die Form der Schale verzerren, sodass sie herausgekippt werden muss. Der Kontrollraum ist an 365 Tagen im Jahr rund um die Uhr besetzt. Der ganze Raum hat eine sehr zufriedenstellende Menge an blinkenden Lichtern, Zifferblättern, Knöpfen und Schaltern. Wie Tim zu Recht sagt: "Du brauchst viele blinkende Lichter."
Jodrell beherbergt eine Reihe von universellen und spezialisierten Computerclustern. Seit den 1960er Jahren beschäftigen sich Lovell und Mark II regelmäßig mit VLBI (Very Long Baseline Interferometry), das Teleskope in Europa, China und Afrika umfasst und auch mit dem VLBA (Very Long Baseline Array) in Amerika verbunden werden kann, um ein Teleskop zu erstellen Größe des Planeten, in der Lage, die schärfsten Bilder in der gesamten Astronomie zu erzeugen. Der VLBI-Raum beherbergt eine große Auswahl an Empfängern und Aufnahmegeräten. Dazu gehört ein GPS-Empfänger mit einer Genauigkeit von 0,5 Millisekunden, der liebevoll als Totally Accurate Clock bezeichnet wird, obwohl er neuere mit einer Genauigkeit von 25 Nanosekunden hat und seine Maser-Atomuhr alle 30 Millionen Jahre auf 1 Teil in 10 ^ 15 oder 1 Sekunde genau ist! Bei Jodrell sind Namen genau das Richtige. Fünf Signalgeneratoren, mit denen Frequenzen im Empfänger umgewandelt werden, sind mit Sharon, Tracy, Nigel, Kevin und Darren gekennzeichnet.
Bildunterschrift: Das Mark II-Teleskop in der Jodrell Bank. Bildnachweis: Der Autor
Jodrell war Pionier bei der Verbindung von Radioteleskopen über Hunderte von Kilometern und baute das dedizierte Glasfasernetz auf, das alle sieben e-MERLIN-Teleskope verbindet. Tim blieb vor einer beeindruckend großen und robusten blauen Tür stehen, die mit zahlreichen dramatischen Warnschildern geschmückt war und mit seiner Hand auf einem stabilen Bedienhebel bedrohlich summte. Hier befand sich der e-MERLIN-Korrelator, der Fokus aller sieben Teleskope und das Herz des Netzwerks. Er muss sorgfältig abgeschirmt werden, damit die Funkfernrohre vor Ort nicht beeinträchtigt werden. Tim tippte den Zugangscode ein, drückte den Hebel und das leise Summen wurde zu einem ohrenbetäubenden Brüllen, als wir einen Metallraum betraten, der mit Klimaanlage kalt gehalten wurde. In der Ecke befinden sich riesige Gasflaschen, die im Brandfall den Raum füllen können. In der Mitte befindet sich ein Rauchglasschrank von der Größe eines großen Kleiderschranks, in dem sich der Computer-Hub mit Girlanden aus gelben Glasfaserkabeln befindet, die mit den Teleskopen verbunden sind und so viele Daten in den Raum bringen, wie Reisen im restlichen britischen Internet zusammen.
Jodrell beschäftigt rund 40 Mitarbeiter vor Ort, über 100 weitere arbeiten im Alan Turing-Gebäude der Universität in Manchester. Die Liste der Forschungsprogramme der Gruppe deckt alle Aspekte der Astronomie ab, vom Studium des Urknalls bis zur Entdeckung von Exoplaneten. Sie haben Pulsare verwendet, um Einsteins Gravitationstheorie zu testen, für die sie den EC Descartes Research Prize erhalten haben. Sie entwickelten rauscharme Verstärker für das Planck-Raumschiff der ESA, das im nächsten Jahr über seine kosmologischen Ergebnisse berichten wird. Mit einem europäischen Netzwerk von Radioteleskopen versuchen sie mithilfe von Pulsaren die erste von Einstein vorhergesagte Erfassung von Gravitationswellen.
Mit Blick auf die Zukunft wird derzeit neben dem Hauptkontrollgebäude an der Errichtung eines neuen Gebäudes für das Internationale Projektbüro für SKA (Square Kilometer Array) in Afrika und Australien gearbeitet, das nach seiner Fertigstellung um 2024 fertiggestellt werden soll. wird das weltweit größte Radioteleskop für das 21. Jahrhundert sein. Als wir gehen, frage ich Tim, was auf seiner Wunschliste für die Zukunft stehen würde (alle Astronomen haben eine Wunschliste, nicht wahr?). Er wünscht sich ein System wie SKA, das auf die nördliche Hemisphäre ausgedehnt wird, und ein zukünftiges Teleskop, das könnte Echtzeit-Beobachtungen am ganzen Himmel durchführen und sofort auf vorübergehende Objekte wie die Novae zielen, die im Mittelpunkt seiner eigenen Forschung stehen. Ich denke, Sir Bernard würde das gutheißen.
Erfahren Sie mehr über das Jodrell Bank Center for Astrophysics
