Gaan na inhoud

Radio-astronomie

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Die Karl G. Jansky Very Large Array, 'n radio- interferometer in New Mexico, Verenigde State

Radio-astronomie is 'n veld van astronomie wat hemelliggame by radiofrekwensies bestudeer. Die eerste radiogolwe vanaf 'n astronomiese voorwerp was waargeneem in 1933, toe Karl Jansky by Bell Telephone Laboratories berig het dat daar bestraling vanaf die Melkweg kom. Verdere waarnemings het 'n aantal verskillende bronne van radio-emissie geïdentifiseer. Dit sluit sterre en sterrestelsels in, sowel as nuwe klasse van voorwerpe, soos radiosterrestelsels, kwasars, pulsars en masers. Die ontdekking van die kosmiese mikrogolfagtergrondstraling, wat as bewyse vir die Oerknal-teorie beskou word, is deur radio-astronomie gemaak.

Radio-astronomie verskil van radar-astronomie deurdat eersgenoemde 'n passiewe waarneming is (radiogolwe word slegs ontvang) en laasgenoemde 'n aktiewe een (radiogolwe word beide gestuur en ontvang).

Geskiedenis

[wysig | wysig bron]
Karl Jansky en sy roterende rigtingantenna (vroeë 1930's) in Holmdel, New Jersey, die wêreld se eerste radioteleskoop, wat gebruik is om radio-emissie van die Melkweg te ontdek

Voordat Jansky vir die eerste keer radio golwe uit die Melkweg in die 1930's waargeneem het, het fisici reeds bespiegel dat radiogolwe vanuit astronomiese bronne waargeneem kon word. In die 1860's het James Clerk Maxwell se vergelykings getoon dat elektromagnetiese straling met elektrisiteit en magnetisme geassosieer word en by enige golflengte kan bestaan. Verskeie pogings is aangewend om radio-emissie van die Son op te spoor, insluitend 'n eksperiment deur die Duitse astrofisici Johannes Wilsing en Julius Scheiner in 1896 en 'n sentimeter-golfbestralingsapparaat wat tussen 1897 en 1900 deur Oliver Lodge opgestel is. As gevolg van tegniese beperkings op die instrumente was hierdie pogings nie in staat om enige emissie op te spoor nie. Die ontdekking van die radioreflekterende ionosfeer in 1902 het fisici tot die gevolgtrekking gelei dat die laag enige astronomiese radio-emissie terug na die ruimte sou weerkaats, wat dit onopspoorbaar sou maak.[1]

Karl Jansky se ontdekking van die eerste astronomiese radiobron in die vroeë 1930's was toevallig. As 'n nuut aangestelde radio-ingenieur by Bell Telephone Laboratories, het hy die taak gekry om statiese bronne te ondersoek wat met kortgolf trans-Atlantiese stemuitsendings kan inmeng. Deur 'n groot rigtingantenna te gebruik, het Jansky opgemerk dat sy analoog pen-en-papier-opnamestelsel 'n aanhoudende herhalende sein of "gesis" van onbekende oorsprong opneem. Aangesien die sein ongeveer elke 24 uur 'n hoogtepunt bereik het, het Jansky eers vermoed dat die bron van die steuring die Son was wat die uitsig van sy rigtingantenna oorsteek. Verdere ontleding het egter getoon dat die bron nie die 24-uur daaglikse siklus van die Son presies gevolg het nie, maar eerder herhaal het in 'n siklus van 23 uur en 56 minute. Jansky het die raaiselagtige verskynsels met sy vriend, astrofisikus Albert Melvin Skellett bespreek, wat daarop gewys het dat die waargenome tyd tussen die seinpieke die presiese lengte van 'n sideriese dag was; die tyd wat dit geneem het vir "vaste" astronomiese voorwerpe, soos 'n ster, om voor die antenna te beweeg elke keer as die Aarde roteer.[2] Deur sy waarnemings met optiese astronomiese kaarte te vergelyk, het Jansky uiteindelik tot die gevolgtrekking gekom dat die stralingsbron 'n hoogtepunt bereik het toe sy antenna op die digste deel van die Melkweg in die Sagittarius (Boogskutter) konstellasie gerig was.[3]

Jansky het sy ontdekking by 'n vergadering in Washington, DC, in April 1933 aangekondig en die veld van radio-astronomie is gebore.[4] In Oktober 1933 was sy ontdekking gepubliseer in 'n joernaalartikel getiteld "Elektriese versteurings blykbaar van buiteaardse oorsprong" in die Proceedings of the Institute of Radio Engineers.[5] Jansky het tot die gevolgtrekking gekom dat aangesien die Son (en dus ander sterre) nie groot uitstralers van radiogeraas was nie, die vreemde radiointerferensie deur interstellêre gas en stof in die sterrestelsel gegenereer kan word, veral deur "termiese roering van gelaaide deeltjies."[2] Jansky se piekradiobron, een van die helderste in die lug, is in die 1950's as Sagittarius A aangewys. Die hipotese is later ontwikkel dat dit deur elektrone in 'n sterk magnetiese veld uitgestraal word. Huidige denke is dat dit bestaan uit ione wat wentel om 'n massiewe swartkolk in die middel van die sterrestelsel by 'n punt wat nou bekend staan as Sagittarius A*. Die asterisk dui aan dat die deeltjies by Sagittarius A geïoniseer is.[6][7][8][9]

Na 1935 wou Jansky die radiogolwe van die Melkweg verder ondersoek, maar Bell Labs het hom na 'n ander projek oorgeplaas. Hy het geen verdere werk in astronomie gedoen nie. Sy baanbrekerswerk in die gebied van radio-astronomie word erken deur die vernoeming van die fundamentele eenheid van vloeddigtheid, die jansky (Jy), na hom.[10]

Grote Reber se antenna by Wheaton, Illinois, die wêreld se eerste paraboliese radioteleskoop

Grote Reber was deur Jansky se werk geïnspireer en het in 1937 'n paraboliese radioteleskoop van 9 m in deursnee in sy agterplaas gebou. Hy het begin deur Jansky se waarnemings te herhaal, en toe die eerste lugopname in die radiofrekwensies gedoen.[11] Op 27 Februarie 1942 het James Stanley Hey, 'n navorsingsoffisier van die Britse weermag, die eerste opsporing gemaak van radiogolwe wat deur die Son uitgestraal word.[12] Later daardie jaar het George Clark Southworth,[13] by Bell Labs soos Jansky, ook radiogolwe van die Son opgespoor. Albei navorsers was gebonde aan oorlogstydse sekuriteit rondom radar, so Reber, wat nie was nie, het eerste sy 1944-bevindings gepubliseer.[14] Verskeie ander mense het onafhanklik radiogolwe vanaf die son ontdek, insluitend E. Schott in Denemarke[15] en Elizabeth Alexander wat op Norfolk-eiland werk.[16][17][18]

Astronomiese bronne

[wysig | wysig bron]
'n Radiobeeld van die sentrale streek van die Melkweg-sterrestelsel. Die pyl dui 'n supernova-oorblyfsel aan wat die ligging is van 'n nuut ontdekte verbygaande, barsende laefrekwensie-radiobron GCRT J1745-3009 .

Radio-astronomie het gelei tot 'n aansienlike toename in astronomiese kennis, veral met die ontdekking van verskeie klasse nuwe voorwerpe, insluitend pulsars, kwasars[19] en radiosterrestelsels . Dit is omdat radio-astronomie ons in staat stel om dinge te sien wat nie in optiese sterrekunde opgespoor kan word nie. Sulke voorwerpe verteenwoordig van die mees ekstreme en mees energieke fisiese prosesse in die heelal.

Die kosmiese mikrogolfagtergrondstraling is ook die eerste keer met behulp van radioteleskope opgespoor. Radioteleskope is egter ook gebruik om voorwerpe baie nader aan die Aarde te ondersoek, insluitend waarnemings van die Son en sonaktiwiteit, en radarkartering van die planete.

Bronne sluit in:

Die Aarde se radiosein is meestal natuurlik en sterker as byvoorbeeld Jupiter s'n, maar word deur die Aarde se auroras geproduseer en bons by die ionosfeer terug na die ruimte.[21]

Radio-astronomie in Suid-Afrika

[wysig | wysig bron]

In Suid-Afrika behartig die Suid-Afrikaanse Radio-astronomie Sterrewag (SARAO) die Hartbeesthoek (HartRAO) en die MeerKAT radioteleskope. MeerKAT is 'n voorloper vir die Square Kilometre Array (SKA), wat die grootste radioteleskoop in die wêreld gaan wees, en gaan later by dié projek geïntegreer word. Op 5 December 2022 het die konstruksie van die midfrekwensie skottels van die SKA in Suid-Afrika begin.

Verwysings

[wysig | wysig bron]
  1. ↑ F. Ghigo. "Pre-History of Radio Astronomy". National Radio Astronomy Observatory. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 15 Junie 2020. Besoek op 9 April 2010.
  2. ↑ 2,0 2,1 World of Scientific Discovery on Karl Jansky. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 21 Januarie 2012. Besoek op 9 April 2010.
  3. ↑ Jansky, Karl G. (1933). "Radio waves from outside the solar system". Nature. 132 (3323): 66. Bibcode:1933Natur.132...66J. doi:10.1038/132066a0. S2CID 4063838.
  4. ↑ Hirshfeld, Alan (2018). "Karl Jansky and the Discovery of Cosmic Radio Waves". American Astronomical Society. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 29 September 2021. Besoek op 21 September 2021. In April 1933, closing in on nearly two years of study, Jansky read his breakthrough paper, "Electrical Disturbances Apparently of Extraterrestrial Origin," before a meeting of the International Scientific Radio Union in Washington, DC. The strongest of the extraterrestrial waves, he found, emanate from a region in Sagittarius centered around right ascension 18 hours and declination — 20 degrees — in other words, from the direction of the galactic center. Jansky's discovery made the front page of the New York Times on 5 May 1933, and the field of radio astronomy was born.
  5. ↑ Jansky, Karl Guthe (Oktober 1933). "Electrical disturbances apparently of extraterrestrial origin". Proc. IRE. 21 (10): 1387. doi:10.1109/JRPROC.1933.227458. Reprinted 65 years later as Jansky, Karl Guthe (Julie 1998). "Electrical disturbances apparently of extraterrestrial origin". Proc. IEEE. 86 (7): 1510–1515. doi:10.1109/JPROC.1998.681378. S2CID 47549559. along with an explanatory preface by W.A. Imbriale, Sjabloon:Doi-inline.
  6. ↑ Belusević, R. (2008). Relativity, Astrophysics and Cosmology: Volume 1. Wiley-VCH. p. 163. ISBN 978-3-527-40764-4.
  7. ↑ Kambič, B. (6 Oktober 2009). Viewing the Constellations with Binoculars. Springer. pp. 131–133. ISBN 978-0-387-85355-0.
  8. ↑ Gillessen, S.; Eisenhauer, F.; Trippe, S.; et al. (2009). "Monitoring Stellar Orbits around the Massive Black Hole in the Galactic Center". The Astrophysical Journal. 692 (2): 1075–1109. arXiv:0810.4674. Bibcode:2009ApJ...692.1075G. doi:10.1088/0004-637X/692/2/1075. S2CID 1431308.
  9. ↑ Brown, R.L. (1982). "Precessing jets in Sagittarius A – Gas dynamics in the central parsec of the galaxy". Astrophysical Journal. 262: 110–119. Bibcode:1982ApJ...262..110B. doi:10.1086/160401.
  10. ↑ "This Month in Physics History May 5, 1933: The New York Times Covers Discovery of Cosmic Radio Waves". aps.org. American Physical Society (May 2015) Volume 24, Number 5. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 14 September 2021. Besoek op 21 September 2021. Jansky died in 1950 at the age of 44, the result of a massive stroke stemming from his kidney disease. When that first 1933 paper was reprinted in Proceedings of the IEEE in 1984, the editors noted that Jansky's work would mostly likely have won a Nobel prize, had the scientist not died so young. Today the "jansky" is the unit of measurement for radio wave intensity (flux density).
  11. ↑ "Grote Reber". Geargiveer vanaf die oorspronklike op 7 Augustus 2020. Besoek op 9 April 2010.
  12. ↑ Hey, J.S. (1975). Radio Universe (2nd uitg.). Pergamon Press. ISBN 978-0080187617.
  13. ↑ Southworth, G.C. (1945). "Microwave radiation from the Sun". Journal of the Franklin Institute. 239 (4): 285–297. doi:10.1016/0016-0032(45)90163-3.
  14. ↑ Kellerman, K. I. (1999). "Grote Reber's Observations on Cosmic Static". Astrophysical Journal. 525C: 371. Bibcode:1999ApJ...525C.371K.
  15. ↑ Schott, E. (1947). "175 MHz-Strahlung der Sonne". Physikalische Blätter (in Duits). 3 (5): 159–160. doi:10.1002/phbl.19470030508.
  16. ↑ Alexander, F.E.S. (1945). Long Wave Solar Radiation. Department of Scientific and Industrial Research, Radio Development Laboratory.
  17. ↑ Alexander, F.E.S. (1945). Report of the Investigation of the "Norfolk Island Effect". Department of Scientific and Industrial Research, Radio Development Laboratory. Bibcode:1945rdlr.book.....A.
  18. ↑ Orchiston, W. (2005). "Dr Elizabeth Alexander: First Female Radio Astronomer". The New Astronomy: Opening the Electromagnetic Window and Expanding Our View of Planet Earth. Astrophysics and Space Science Library. Vol. 334. pp. 71–92. doi:10.1007/1-4020-3724-4_5. ISBN 978-1-4020-3723-8.
  19. ↑ Shields, Gregory A. (1999). "A brief history of AGN". The Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 111 (760): 661–678. arXiv:astro-ph/9903401. Bibcode:1999PASP..111..661S. doi:10.1086/316378. S2CID 18953602. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 12 September 2009. Besoek op 3 Oktober 2014.
  20. ↑ "Conclusion". Geargiveer vanaf die oorspronklike op 28 Januarie 2006. Besoek op 29 Maart 2006.
  21. ↑ "The Earth is a Strong Radio Source even without Man's Tinkering". Geophysical Institute. 23 Junie 1983. Besoek op 2 Mei 2024.
Ontsluit van "https://af.wikipedia.org/w/index.php?title=Radio-astronomie&oldid=2732960"