Тридесет години SKA: от първите експерименти до най-големия радиотелескоп

През 2028 г. Square Kilometre Array ще започне най-амбициозните си наблюдения досега.

Проектът Square Kilometre Array (SKA), който се осъществява от тридесет години, ще бъде най-големият и най-чувствителен радиотелескоп в света. Пълните научни наблюдения на SKA ще започнат през 2028 г. Миналата година телескопите получиха първите си изображения („първа светлина“) на места в Южна Африка и Австралия.

Телескопите SKA са разположени на два основни обекта: SKA-Low в Австралия ще изучава ниските честоти, а SKA-Mid в Южна Африка ще се фокусира върху средните честоти. Общо комплексът ще се състои от 197 чинии и 131 072 антени. Проектът, чиято стойност се оценява на около 1 млрд. паунда, ще изследва ключови астрономически въпроси като формирането на галактиките, природата на тъмната материя и търсенето на живот на другите планети.

През трите десетилетия на своето развитие SKA се основава на поредица от по-малки експерименти и телескопи, наречени „предшественици“ и „пионери“. Тези съоръжения изпробваха технологиите и определиха научните насоки, които бяха в основата на създаването на SKA. По света има 15 такива пионерски телескопа, а SKA управлява четири телескопа предшественици в обектите на SKA: MeerKAT и HERA в Южна Африка, както и ASKAP и MWA в Австралия.

Телескопът MeerKAT в Южна Африка беше пуснат в експлоатация през 2018 г. По време на откриването астрономите представиха най-ясното радиоизображение на центъра на Млечния път, което разкри множество радио нишки с дължина до 150 светлинни години. Тези мистериозни структури са забелязани за първи път през 1984 г., но MeerKAT разкри десет пъти повече от наблюдаваните досега.

Телескопът MeerKAT активно се използва и за изучаване на пулсарите – въртящи се неутронни звезди, които генерират равномерни радиоимпулси. Експериментът MeerKAT Pulsar Timing Array, който започна през 2019 г., редовно наблюдава 80 пулсара, като ги използва за създаване на карта на източниците на гравитационни вълни.

Другият южноафрикански телескоп-прекурсор, HERA, е предназначен за изучаване на първите звезди и галактики, появили се малко след Големия взрив, по време на епохата на рейонизация. HERA се състои от стотици близко разположени 14-метрови чинии, които улавят слабите първични водородни сигнали в нискочестотния диапазон от 100 до 200 MHz. HERA вече е получила най-точните данни за този период и е проправила пътя за бъдещите изследвания със SKA.

Австралийският телескоп MWA, състоящ се от 4096 фиксирани антени, има широко зрително поле, което му дава възможност едновременно да изследва големи области от небето. Той откри неочаквано нови радиоизточници, които излъчват мощни импулси на всеки 18 минути с продължителност около минута. Тези преходни явления поставят под въпрос настоящите идеи за звездната еволюция.

Австралийският ASKAP, пуснат в експлоатация през 2012 г., първоначално доказва способността на Австралия да приема SKA, но скоро се превръща във важен научен инструмент. ASKAP използва фазирани приемници, които позволяват едновременното наблюдение на няколко области от небето. Телескопът успешно откри така наречените „странни радиопръстени“ – големи пръстеновидни структури с неизвестно естество, вероятно свързани с древното формиране на звездите.

Въпреки различните предизвикателства предшествениците на SKA вече значително разшириха научните познания и набелязаха нови, неочаквани области на изследване, които ще бъдат развити чрез бъдещите възможности на телескопа SKA.