Jak radarové vynálezy Martina Rylea otevřely hluboký vesmír

0
43

Sir Martin Ryle se nedíval jen na oblohu. Zmapoval to s přesností, která neexistovala, než se jeho ruce dotkly zařízení. Narodil se v Brightonu v roce 1918, zemřel v Cambridge v roce 1984. Mezi těmito daty však astronomii navždy změnil.

Především byl radioastronomem. Svět je zvyklý hledat světlo. Ryle hledal signály. Neviditelné vlny. Hluk z vesmíru. Vytvořil systémy, jak je zachytit. Tyto systémy pak použil k určení slabých rádiových zdrojů s pozoruhodnou přesností.

Před Rylem byla radioastronomie fuzzy věda. Dal to jasně najevo. Pozoroval nejvzdálenější galaxie známé v té době. Nebyly to jen tečky. Byly potvrzeny, lokalizovány a studovány. Jeho práce ukázala, že vesmír je mnohem větší a aktivnější, než si kdokoli dokázal představit.

Komunikace s radarem

To je často přehlíženo. Ryleovy objevy nepocházely z dalekohledu v tradičním slova smyslu. Pocházeli z druhé světové války.

Vystudoval Oxfordskou univerzitu v roce 1939 s titulem ve fyzice. Pak začala válka. Nastoupil do Telecommunications Research Establishment. Tam vyvinul radarové zařízení. Ne kvůli detekci bombardérů, ale kvůli pochopení toho, jak se chovají radarové vlny.

Po válce získal stipendium v ​​Cavendish Laboratory na Cambridge University. Měl nový úkol: prozkoumat mimozemské rádiové zdroje. Nezačínal od nuly. Využil své znalosti radaru. Principy radarové syntézy aplikoval v astronomii.

Výsledkem byl syntetizující teleskopický systém. Nebyl to jen jeden obří talíř. Bylo to pole. Několik menších antén spolupracujících. To mu umožnilo simulovat dalekohled o velikosti vzdálenosti mezi nejvzdálenějšími anténami. Rozlišení se dramaticky zlepšilo. Byly vidět slabé signály. Vzdálené galaxie se dostaly do ohniska.

Nobelova cena pro neviditelné

Uznání přišlo pozdě, ale bylo významné. V roce 1974 se Ryle a Anthony Hewish podělili o Nobelovu cenu za fyziku. Jednalo se o první Nobelovu cenu udělenou speciálně za astronomický výzkum. Komise ocenila více než jen zahájení. Ctil metodu. Způsob vidění, který se nespoléhal na skleněné čočky nebo jednoduchá zrcadla.

Ryle nepozoroval jen vesmír. Naučil ji znít jasně.

Jeho kariéra rychle nabrala na obrátkách. V letech 1948 až 1959 byl univerzitním profesorem fyziky. V roce 1957 se stal ředitelem Mallard Radio Astronomy Observatory. V roce 1959 se stal profesorem radioastronomie. Tato oblast byla jeho.

V roce 1952 byl zvolen členem Královské společnosti. V roce 1966 byl pasován na rytíře. Nebyla to jen vyznamenání. Bylo to uznání posunu ve vědeckém paradigmatu. Dokázal, že rádiové vlny jsou pro pochopení kosmických struktur stejně cenné jako viditelné světlo.

Královský astronom

V roce 1972 vystřídal Sira Richarda Woolleyho jako královský astronom. Tuto pozici zastával až do roku 1982. V moderní době je tato role převážně ceremoniální, ale v Ryleově době měla váhu. To znamenalo, že byl veřejnou tváří britské astronomie. Prosazoval financování vědy. Snažil se zlepšit nástroje.

Byl to synovec Gilberta Rylea

Ryle nezačal honit největší objekty ve vesmíru. Jeho raná tvorba se zaměřovala na místní prostředí. Studoval rádiové vlny ze Slunce. Sledoval sluneční skvrny. Namířil své přístroje na několik blízkých hvězd. Nebylo to okouzlující. To byla základní práce.

Vedl tým radioastronomů na univerzitě v Cambridge v pečlivém procesu mapování těchto signálů. Výsledkem byl Třetí Cambridge Katalog z roku 1959. Tento seznam rádiových zdrojů dokázal více než jen uspořádat data. Poskytl stopy, které vedly přímo k objevu prvního kvazi-hvězdného objektu neboli kvasaru.

Průlom v syntéze clony

Mapování vzdálených rádiových zdrojů, jako jsou kvasary, vyžadovalo nový způsob pozorování. Tradiční dalekohledy prostě nedokázaly vyřešit detaily. Ryle tento problém vyřešil pomocí techniky dnes známé jako syntéza clony.

Koncept byl elegantní ve své jednoduchosti. Místo stavby jedné masivní antény použil dva radioteleskopy. Tím, že je pohyboval po kolejích a měnil vzdálenost mezi nimi, sbíral data z různých úhlů pohledu. Jakmile tato data vstoupila do počítače, většinu práce udělala matematika. Rozlišení se dramaticky zvýšilo.

V polovině 60. let uvedl tuto teorii do praxe. Instalace se skládala ze dvou teleskopů na kolejích. S maximální vzdáleností mezi nimi 1,6 kilometru (asi jedna míle) systém fungoval, jako by to byl jediný dalekohled o průměru 1,6 kilometru. Na svou dobu to byl kolosální nárůst jasnosti.

Objev pulsaru

Tento přístroj s vysokým rozlišením byl použit pro více než jen katalogizaci vzdálených kvasarů. Měla přímou místní aplikaci. Systém byl použit k určení polohy prvního pulsaru.

Samotný pulsar objevila v roce 1967 Jocelyn Bell a její vedoucí Anthony Hewish ze skupiny na univerzitě v Cambridge. Objevili rytmické signály. Aby však přesně pochopili, odkud tyto signály přicházely, potřebovali vysoce přesné mapování. Ryleův interferometr poskytl tuto přesnost. Přesně určil místo, čímž potvrdil povahu těchto podivných, tikajících kosmických hodin.

Přechod od statických katalogů k dynamickým, syntetizovaným obrázkům vše změnil. To astronomům umožnilo vidět vesmír s jasností, která byla dříve nemožná. Ryleova metoda nezlepšila jen kvalitu obrazu. Vytvořil nový jazyk pro pozorování oblohy.