Ny teknik hjälper radioastronomerna att upptäcka mer
Nya optiska fibernät gör det nu möjligt för forskarna att på ett snabbare och mer tillförligt sätt samköra radioastronomiska mätningar från olika observationer runt om i världen och bearbeta dem till högupplösta bilder från avlägsna galaxer. Ökad hastighet i överföringen betyder ökad känslighet, vilket gör att forskarna nu kan studera allt mindre och svagare himlafenomen. Onsala rymdobservatorium utanför Göteborg deltog nyligen i ett experiment, som har stor betydelse för forskningsområdet.
Onsala rymdobservatorium förfogar över två radioteleskop i Sverige och studerar stjärnor och galaxers uppkomst med hjälp av bland annat högfrekvent spektroskopi. En ny optisk fiberlänk installerades i slutet av förra året mellan detta Sveriges centrum för radioastronomi, några mil utanför Göteborg, och Chalmers tekniska högskola. Det var grundförutsättningen för att Onsala rymdobservatorium den 15 januari skulle kunna delta i ett första experiment med den nya e-VLBI-tekniken (Electronic Very Long Baseline Interferometry) tillsammans med radioteleskop i Westerbork Radio Observatory i Holland och Jodrell Bank Observatory i Cambridge i England. Försöket leddes av JIVE, the European Joint Institute for Very Long Baseline Interferometry.
VLBI är i sig ingen ny teknik. Den går ut på att sammanföra data från samtidiga observationer av elektromagnetisk strålning från ett objekt, till exempel en stjärna. Observationerna görs av olika observatorier på olika platser på jorden. Interferometri gör det möjligt att göra observationer med ökad vinkelupplösning. De ihopkopplade teleskopen skapar tillsammans en bild av det studerade objektet med en vinkelupplösning som blir proportionell mot interferometerns storlek. Det aktuella försöket den 15 januari skapade t.ex. en bild motsvarande ett teleskop med en bredd av 957 km.
Allt spelades in på magnetband
Fram tills nu har all relevant data från respektive observatorium spelats in på magnetband och därefter fraktats till ett gemensam beräkningsstation – en så kallad korrelator – där resultaten har bearbetats.
- Den stora nackdelen med det sättet att arbeta har varit den stora fördröjningen. Det har tagit veckor och ibland upp till månader innan man har kunnat få fram några resultat av experimenten. Först då har man fått svar på om experimentet över huvud taget har lyckats, berättar Michael Olberg, förste forskningsingenjör vid Onsala rymdobservatorium.
Ett annat problem har varit att den enorma mängden data som varje teleskop har samlat in – 10-tals gigabit per sekund – inte har kunnat tas tillvara och samlas in med hjälp av magnetbanden, som inte haft tillräcklig kapacitet för det. Det har gjort att kvaliteten på det insamlade materialet inte blivit maximal.
- Det har varit som att titta upp mot stjärnorna på natten med solglasögonen på sig, sa Mike Garrett, chef för JIVE, efter det lyckade försöket.
Ser längre och skarpare
Den nya tekniken, e-VLBI, använder Internet. Detta gör att datamaterialet forskarna hämtar in elektroniskt kan överföras direkt till korrelatorn över ett gigabitnät.
- Under det första försöket den 15 januari tog det en dag att få fram resultat. Detta berodde på att den engelska stationen fortfarande använde en lägre hastighet för överföringen av sina data. Framöver behöver det inte ta mer än några minuter, när väl alla teleskop har fått den gigabituppkopplingen som behövs, säger Michael Olberg. Detta kan vara verklighet inom något år.
Den nya tekniken gör det möjligt för radioastronomerna att observera och särskilja allt mindre och ljussvagare objekt på mycket långa avstånd. E-VLBI ökar också experimentens tillförlitlighet. Nu kan forskarna få återkoppling under pågående experiment. Dessutom kan experimenten göras mer regelbundet.
- Tidigare gjorde vi detta två-tre gånger om året. Nu kan vi med kort varsel följa fenomen på himlen varje vecka – hur till exempel en stjärnas position påverkas av t.ex. ett planetsystem, säger Michael Olberg.
Även för geofysiker
Det är inte bara astronomer som kan dra nytta av tekniken. Geofysiker är en annan grupp. För att mäta förändringar i positionering av t.ex. världens kontinenter, kan geologerna utgå från kvasarer i rymden. En kvasar är en mycket ljusstark och enormt energirik kärna i en galax. De avlägsna kvasarerna utgör mycket fasta punkter och en geolog kan utifrån deras läge studera hur objekt på jorden förflyttar sig.
Att fibernätets väl utbyggda kapacitet nu utnyttjas för detta ändamål välkomnas av SUNET (Swedish University Network). Samarbetet mellan SUNET och Onsala rymdobservatorium innebär bland annat support av nätet i fyra år i enlighet med de speciella krav som denna verksamhet måste kunna ställa för att allt ska fungera. Vetenskapsrådet och Chalmers tekniska högskola stödjer verksamheten finansiellt.
För att läsa mer om det första e-VLBI experimentet, klicka på denna länk. Här finns bl a en mängd tekniska data kring överföringshastigheter och liknande:
http://www.evlbi.org/evlbi/tevlb8/tevlb8.html
Mer information om Onsala observatorium finner du via denna länk:
http://www.oso.chalmers.se/
