MISTRAL je vetar promene u opservacijama Radio-teleskopa Sardinije

MISTRAL je nova generacija prijemnika instaliranog na Radio-teleskop Sardinije (SRT). Napravio ga je Univerzitet Sapijenca u Rimu za Nacionalni institut za astrofiziku (INAF), kao deo projekta unapređenja radio-teleskopa radi izučavanja univerzuma na visokim frekvencijama.

MISTRAL je inovativan prijemnik na mnogo načina. Radio-astronomski prijemnici su obično „monopikselni“, tj. osetljivi na zračenje koje stiže iz jednog pravca. Kreiranje panoramskih snimaka ciljane oblasti neba zahteva duga skeniranja teleskopom. Jedan od načina da se prevaziđe ovo ograničenje je konstruisanje „multipikselnih“ prijemnika – osetljivih na zračenje iz više pravaca istovremeno.

Preporučujemo

MISTRAL ide u krajnost sa ovim konceptom. Sadrži ultrahladno jezgro sa 415 detektora kinetičke induktivnosti (KIDs), na temperaturi od samo delić stepena iznad apsolutne nule (-273,15 stepeni Celzijusovih). Upravo ovaj visoki broj detektora sa specijalno razvijenim optičkim sistemom čini MISTRAL ekstremno delotvornim i brzim instrumentom za snimanje širokog polja slabih i raširenih izvora.

Prijemnik je instaliran u maju 2023. u centralnom delu velikog „tanjira“ SRT (sa prečnikom od 64 metra). Funkcionisanje je počelo ubrzo intenzivnim nizom tehničkih i opservacionih testova sa ciljem integracije u sistem teleskopa. Istraživači rade na maksimizaciji učinka MISTRAL-a i omogućavanju pristupa naučnoj zajednici u cilju redovnih opservacija.

Uvođenje u rad je obično rutinska faza prilikom instalacije nove opreme. Međutim, to postaje pravi izazov u slučaju prijemnika milimetarskog spektra kao što je MISTRAL, koji zahteva da učinak teleskopa dostiže krajnje granice u svakom pogledu.

Prvo smo se suočili sa i prevazišli nekoliko prepreka u vezi sa zaista izvanrednom kriogenikom prijemnika, postižući temperaturu neophodnu za aktivaciju detektora kinetičke induktivnosti – samo 0,2 stepena iznad apsolutne nule, kažu menadžeri projekta.

Počev u septembru 2024, poboljšanje u učinku aktivne površine SRT-a omogućilo je da se postigne osetljivost potrebna za kalibraciju instrumenta. Tada se moglo nastaviti sa optimizacijom usklađenosti optike MISTRAL-a i optike SRT-a.

Neumorno se radilo na razvoju procedura i softvera za ciljanje i fokusiranje. Istovremeno su razvijane procedure kalibracije i skeniranja. MISTRAL je konačno bio spreman za prve opservacije širokih radio-izvora. Tri čuvena nebeska objekta su osmotrena u nizu: maglina Orion, radio-galaksija M87 i ostatak supernove Kasiopeja A. Ove opservacije su pokazale izuzetnu svestranost MISTRAL-a i potvrdile njegovu sposobnost da proizvede veoma detaljne slike nebeskih objekata u krajnje raznovrsnim astrofizičkim kontekstima.

Prvi slike SRT-a na 90GHz predstavljaju bitan korak u proširenju naučnih horizonata ovog radio-teleskopa, demonstrirajući njegovu sposobnost da uspešno funkcioniše na visokim radio-frekvencijama za koje je predviđen.

Prva faza tehničkih testova je završena i počinje takođe značajna faza naučne validacije sa ciljem potvrđivanja delotvornosti MISTRAL-a u pogledu sve slabijih izvora.

MISTRAL će raditi na širokom spektru naučnih pitanja, od kosmologije i fizike galaktičkih klastera do proučavanja aktivnih galaktičkih jezgara, strukture molekularnih oblaka i njihove veze sa formiranjem zvezda u obližnjim galaksijama i Mlečnom putu, i proučavanja nebeskih tela u našem solarnom sistemu.

Dakle, cilj je potvrda efikasnosti MISTRAL-a i njegova dostupnost naučnoj zajednici što pre.

Foto: MISTRAL commissioning team; NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Prvi snimci pomoću MISTRAL-a

U decembru 2024, MISTRAL je usmeren ka čuvenoj maglini Orion (M42) u centru sazvežđa Orion. Oko 1.350 svetlosnih godina od Zemlje, M42 je jedan od najbližih aktivnih regiona formiranja zvezda i odlikuje ga jonizovani vodonik pobuđen grupom masivnih zvezda poznatom kao Trapez.

M42 je deo ogromnog kompleksa molekularnih oblaka koji se proteže više od 30 stepeni preko neba i MISTRAL je osmatrao njegov centralni deo u ugaonoj rezoluciji od 12 ugaonih sekundi.

Orionova prečaga je jasno vidljiva na slici južno i označava oštru granicu između regiona jonizovanog vodonika i molekularnog oblaka ispod.

Maksimumi emisija mogu se takođe videti u blizini zvezda Trapeza i magline KL, molekularnog oblaka sa gustim formiranjem zvezda, u kojem se nalazi klaster zvezda koji je u prošlosti doživeo eksplozivni događaj.

Emisija iz M42 vidljiva na 90 Ghz je skoro izjednačena mešavina zračenja jonizovanog vodonika i zračenja hladne prašine iz molekularnog oblaka ispod.

U februara 2025, MISTRAL je osmotrio radio-galaksiju M87 u sazvežđu Devica, čije aktivno jezgro sadrži čuvenu supermasivnu crnu rupu, direktno snimljenju zahvaljujući opservaciji teleskopa Horizont događaja (EHT) u 2019.

Radio-izvor oko M87 ima složenu strukturu sačinjenu od internih režnjeva velikih oko 30.000 svetlosnih godina (malo više od daljine između nas i centra Mlečnog puta) sa eksternim mehurom plazme u većim razmerama. Ove strukture su rezultat aktivnosti centralne crne rupe tokom proteklih nekoliko miliona godina. Interni radio-režnjevi su vidljivi na slici – najnovije strukture još rezultat para relativističkih radio-mlazova iz centralne crne rupe.

Osmatranje ovih struktura na tako visokim frekvencijama daje nove i važne uvide u fizičke mehanizme koji pokreću radioemisione čestice u izvoru.

Konačno, u aprilu 2025, osmotren je ostatak supernove Kasiopeja A (Cas-A), jedan od najintenzivnijih radio-izvora na nebu, sa ugaonom veličinom od oko pet ugaonih minuta. Šireća gasna čaura je vidljiva u potpunosti i, zahvaljujući ugaonoj rezoluciji SRT-a na ovim talasnim dužinama, moguće je raspoznati detalje i varijacije sjaja vlaknaste strukture.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)