Egy rádiócsillagászati űrtávcső búcsúja

2713

2011 júliusában állították pályára, 3 éves működésre tervezték, végül 7 és fél évig szolgált az orosz Szpektr-R (RadioAstron) műhold. Fedélzetén egy 10 m átmérőjű rádiótávcsővel interferométeres mérésekben vett részt. Földi telepítésű rádióteleszkópokkal olyan hálózatot alkotott, amelyben – a műhold igen nagy magasságig nyúló pályája révén – akár 350 ezer km-es is lehetett az antennák közti távolság. A mérési módszer neve nagyon hosszú bázisvonalú interferometria (angol rövidítéssel VLBI). Nagyon leegyszerűsítve arról van szó, hogy a műszeregyüttes felbontását úgy növelik meg, hogy azt ne egyetlen antenna átmérője, hanem az interferométer elemei közötti, sokkal nagyobb távolság határozza meg. Az összehangolt méréseket végző rádiótávcső-hálózat a Földön természetesen nem terjedhet tovább, mint bolygónk átmérője, de az űrbe telepített antenna (az űr-VLBI technika) segítségével ezen is jócskán lehet javítani. A RadioAstronhoz fűződik egyébként a csillagászatban eddig rekordnak számító finom szögfelbontás, 8 milliomod ívmásodperc, amit az NGC 4258 galaxis centruma közelében található egyik vízgőz-megamézer 22 GHz-es frekvencián végzett megfigyelései során értek el. A rendkívül kompakt rádióforrás a Föld átmérője 27-szeresének megfelelő bázisvonalon is detektálható volt. (Szemléltetésképp: ez a felbontás hat nagyságrenddel jobb az emberi szeménél, és arra volna elegendő, hogy egy 3 cm-es korongot megkülönböztessünk a Hold felszínén.)

A felbocsátása idején közel 4 tonnás RadioAstron műhold, rajta a 10 m-es átmérőjű, a Föld körüli pályán kinyitott rádiótávcsővel – itt még a szerelőcsarnokban. A 27 virágsziromszerű panelből összeálló, tömör felületű paraboloid antenna a Guinness-rekordok közé is bekerült, mint a legnagyobb ilyen űrbeli szerkezet. A nemzetközi rádiócsillagászati projektet az Orosz Tudományos Akadémia Lebegyev Fizikai Intézete vezette. (Kép: Lavocskin Egyesülés)

A RadioAstron űr-VLBI méréseiben az elmúlt évek során a világ közel 60 különböző rádióteleszkópja vett részt, Oroszországtól az Egyesült Államokig, Európától Ausztráliáig, Kínától Dél-Afrikáig. Az egyszerre, egyidejűleg dolgozó rádiótávcsövek számában 25 volt a rekord, bár a legtöbb mérést természetesen sokkal kisebb földi hálózatok közreműködésével hajtották végre. A célpontok között nem csak mézerek, hanem túlnyomó részt rádiósugárzó aktív galaxismagok szerepeltek. Tavaly mi is beszámoltunk róla, hogy sikerült a Perseus-halmaz szívében található 3C 84 rádiógalaxis magját, a központi szupernagy tömegű fekete lyuk közeléből induló plazmakilövellést minden eddiginél részletesebben tanulmányozni. Kiderült, hogy a nyaláb már a fekete lyuktól meglehetősen kis távolságban kiszélesedik, majd hirtelen hengeressé és összetartóvá válik. Meglehet, hogy nem is a fekete lyuk közvetlen közeléből indul, hanem az azt körülvevő anyagbefogási korong felszínéről. A RadioAstron más fényes, viszonylag közeli aktív galaxismagokat is vizsgált nagy részletességgel, de a programban szerepelt az égbolt legfényesebb és legkisebb kiterjedésű kvazárjainak átfogó felmérése, az eddig elérhető leghosszabb interferométeres bázisvonalakon. Ennek alapján úgy tűnik, hogy azok némelyike a földi mérések és elméleti előrejelzések alapján vártnál tízszer fényesebb, ami okot adhat a sugárzási mechanizmus részleteinek újragondolására. Az eredmények mindenképp hozzájárulnak ahhoz, hogy a kutatók jobban megértsék a galaxisok közepén található szupernagy tömegű fekete lyukak közelében kialakuló relativisztikus plazmanyalábok – egyúttal az univerzum legnagyobb részecskegyorsítói – működését.

A 0836+710 jelű kvazár plazmakifúvásának rádióképe 5 GHz (balra) és 22 GHz (jobbra) frekvenciákon. A színskála a csak a földi antennahálózattal végzett, a kék kontúrok pedig az űr-VLBI térképezés eredményét mutatják. Az interferométer felbontását jelképező folt mérete a képek bal alsó sarkában látható, és jól illusztrálja, mennyivel részletgazdagabb információt kaphatunk, ha megnöveljük a bázisvonal hosszát. A felbontás természetesen függ a hullámhossztól is, a jobb oldali kép ezért mutat még finomabb részleteket. A feltüntetett skála a kvazár több mint 10 milliárd fényéves távolságában 5 parszek (kb. 16 fényév) méretnek felel meg. (Kép: L. Vega-Garcia és társai, 2019)

A RadioAstron űr-VLBI méréseket pulzárok tanulmányozására is használták. Először pulzárok, majd aktív galaxismagok megfigyelésekor is kimutatták az ionizált csillagközi anyag által az áthaladó rádióhullámokban okozott szóródás egy olyan hatását, amelynek következtében látszólag igen kis kiterjedésű struktúrák alakulnak ki az objektumok képében. A jelenség alacsony frekvenciákon számottevően befolyásolhatja a megfigyeléseket, és a célpont tényleges szerkezetének megismerése érdekében korrigálni kell a hatását.

A műhold fedélzetén egy igen pontos és stabilan járó hidrogén mézer atomóra is repült, hogy segítse a földi rádiótávcsövekkel együtt végrehajtott interferométeres mérések szinkronizálását. Mivel ez az óra meglehetősen messzire is eljutott a Földtől – a pálya földtávoli pontjának távolsága szinte összemérhető a Holdéval -, így lehetővé vált a gravitációs vöröseltolódás és az általános relativitáselmélet ekvivalenciaelvének (a súlyos és tehetetlen tömeg egyenértékűségének) a korábbiaknál még pontosabb tesztelése a Föld körül.

A RadioAstron rendelkezésre álló megfigyelési idejének jelentős részére évente nyílt pályázatokat írtak ki. Az űrtávcsövet és vele együtt a földi hálózatokat a világ minden tájáról több mint 240 csillagász használta, köztük magyarok is. Az eredményekből már eddig is százas nagyságrendben születtek tudományos publikációk, de a mérések komplexitása miatt az adatfeldolgozás és értelmezés oroszlánrésze még hátravan. Így a következő években még bizonyára sok érdekes űr-VLBI eredményről hallhatunk majd. Az archívumba mindenesetre mintegy 4 petabájtnyi adat került.

Az illetékes orosz állami bizottság május 30-án nyilvánította hivatalosan is befejezettnek a RadioAstron műhold programját, az űreszköz megromlott műszaki állapota miatt. 2019. január 10-én kommunikációs probléma lépett fel, amit a földi irányítóknak már nem sikerült helyrehozni. Ideje volt tehát elköszönni a sokat szolgált űrtávcsőtől.

Kapcsolódó linkek:

Hozzászólás

hozzászólás