Интерферометрия: Оразмеряване на звездите

Много е трудно да се чудим за битието, животите ни, живота на тази планета и живота на други планети, без първо да се чудим за звездите. Звездите са веществото, двигателите, които изграждат всичко в известната ни Вселена. И без да разбираме звездите, никога няма да разберем откъде са дошли планетите и откъде сме дошли ние. Имаме една звезда, която сме успели да проучим в детайлни подробности, и това е Слънцето. Понеже то е толкова близо. Можеш да го снимаш и да видиш слънчеви петна, да видиш слънчеви изригвания. И Слънцето е единствената звезда, която сме успели да проучим в такива подробности. Ето тук ти трябват специални техники, за да разгледаш други звезди, и да ги видиш в подробности, които преди са били виждани само за Слънцето. CHARA означава Център за астрономия с висока ъглова разделителна способност, което по същество е темата на това, което правим. Резолюция е способността да се видят дребните подробности в далечни обекти и, за нещастие, в астрономията разстоянията са толкова големи, че резолюцията винаги е била нещо, което е недостижимо за повечето обекти, които гледаме. Звездите, например, са толкова отдалечени, че дори с най-големите телескопи, които сме построили, повечето от тях изглеждат само като точки светлина. Но видът проблеми, които трябва да решим, включително измерването на размерите на звездите, изискват от нас да построим телескопи, които не просто са десетки метри, а стотици метри и това са непостижими цели за обозримото бъдеще. Заобикаляме този проблем като синтезираме единичен гигантски телескоп от масиви от по-малки телескопи. Масивът CHARA е група от шест телескопа, които са подредени на земята в област, която горе-долу покрива периметъра, който би имало единично огромно телескопично стъкло. След това трябва да положим оптиката – много, много огледала, за да можем ефективно да придвижваме лъчите, все едно всички телескопи са поставени да лежат върху това оптично огледало, което опитваме да синтезираме. И това е реалният проблем с интерферометрията – да успеем прецизно да контролираме лъчите светлина, за да получим този синтез на единично огледало. Това е част от ежедневната проверка на подреждането. Изпращаме лазерен лъч назад през системата и проверяваме дали удря всички точки, които трябва да удари – една от целите е ето тук. Тук. Много е важно от звездата чак до точката вътре в инструмента, където довеждаме светлинните лъчи в едно, времето за пътуване на светлината да е напълно еднакво. Понеже телескопите са при различни височини и части на планината, и Земята постоянно се върти, тези пътища постоянно се променят. Трябва непрекъснато да настройваме тези пътища в инструмента, използвайки нещо, което се нарича права на забавяне. В интерферометрията времето е всичко и това означава, че трябва да получим светлина от всички шест телескопа около планината в тази стая едновременно. Тъй като не можем да контролираме скоростта на светлината или времето за пътуване, можем да променим дължината на пътя, който изминава. И за това е този дълъг тунел. Тези колички са оптични тромбони. Така можем да добавим или извадим разстояние и да накараме светлината от всеки от шестте телескопа да пристигне по едно и също време в задния край, така че да съберем данните за изграждане на снимките. Способността за правене на снимки с интерферометрия е зависима от това колко телескопа можеш да сложиш в групата. Докато добавяш все повече телескопи, попълваш все повече части от тази снимка, която опитваш да синтезираш, все едно имаш един голям телескоп. В крайна сметка никога няма да стигнеш чак дотам, понеже никога няма да можеш да поставиш телескоп на всяка част от повърхността, която все едно е цялостният телескоп. Но ако направиш достатъчно от това, можеш да получиш данни, които не можеш да получиш другаде. Основната работа на масива е измерването на тези фундаментални параметри на звездите – размер, форма, маса, разстояние, луминесценция, такива неща. Произвеждаме изображения, които са базирани на теоретични модели, които включват наблюденията, измерванията, които правим. Например, гледахме звезди, които бързо се въртят, въртят се на осите си за часове, вместо както е в случая на Слънцето – за около месец. И тези звезди се въртят толкова бързо, че центростремителното ускорение ги кара да се издуят около техния екватор и да се изравнят при полюсите. Всички тези звезди, които гледаме, просто ще са точки светлина без интерферометрия. Можем да видим детайли, които никой не е можел да види преди. През историята хората са изграждали нови телескопи и са откривали неща, които не са очаквали да открият. Видовете измервания, които можем да направим, за пръв път ще тестват моделите, които имаме за звездите – как работят звездите, как се раждат, как живеят и как умират; как планетарните системи могат или не могат да се образуват. И в крайна сметка – дали в тези системи ще се образува живот. И тъй като схващането ни към този момент е, че сме дошли от звездите, то тогава там трябва да отидем, за да разберем повече за нещата.