Das Polarimeter wird in der Messeinrichtung der IUCAA in Pune gebaut. (Foto via IUCAA)
Die Geheimnisse um den Ursprung des Universums wecken weiterhin die Neugier der Menschen. Ein indischer Astronom leitet die Entwicklung eines lebenswichtigen Instruments, das in kommenden Himmelsdurchmusterungen zur Untersuchung von Sternen eingesetzt werden soll. Das Projekt wurde von den weltweit führenden Institutionen finanziert und zeigt Indiens wachsende Expertise beim Bau komplexer astronomischer Instrumente.
Was ist PASIPHAE?
Polar-Areas Stellar -Imaging in Polarization High-Accuracy Experiment (PASIPHAE) ist ein internationales kollaboratives Himmelsvermessungsprojekt. Wissenschaftler wollen die Polarisation im Licht von Millionen von Sternen untersuchen.
Der Name ist inspiriert von Pasiphae, der Tochter des griechischen Sonnengottes Helios, die mit König Minos verheiratet war.
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Die Umfrage verwendet zwei optische High-Tech-Polarimeter zur gleichzeitigen Beobachtung des nördlichen und südlichen Himmels.
Es wird sich auf die Erfassung der Sternenlichtpolarisation sehr schwacher Sterne konzentrieren, die so weit entfernt sind, dass die Polarisationssignale von dort nicht systematisch untersucht wurden. Die Entfernungen zu diesen Sternen werden aus Messungen des GAIA-Satelliten ermittelt.
Durch die Kombination dieser Daten werden Astronomen mithilfe eines neuartigen Polarimeters namens WALOP (Wide Area Linear Optical Polarimeter) eine erste Magnetfeld-Tomographie-Kartierung des interstellaren Mediums von sehr großen Bereichen des Himmels durchführen.
An diesem vom Institut geleiteten Projekt sind Wissenschaftler der Universität Kreta, Griechenland, des Caltech, USA, des Inter-University Center for Astronomy and Astrophysics (IUCAA), Indien, des South African Astronomical Observatory und der Universität Oslo, Norwegen beteiligt of Astrophysics, Griechenland.
Die Infosys Foundation, Indien, die Stavros Niarchos Foundation, Griechenland und die National Science Foundation der USA haben jeweils einen Zuschuss von 1 Million US-Dollar bereitgestellt, kombiniert mit Beiträgen des Europäischen Forschungsrats und der National Research Foundation in Südafrika.
Warum ist PASIPHAE wichtig?
Seit seiner Geburt vor etwa 14 Milliarden Jahren hat sich das Universum ständig erweitert, wie die Präsenz der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung (CMB) beweist, die das Universum erfüllt.
Unmittelbar nach seiner Geburt durchlief das Universum eine kurze Inflationsphase, in der es sich sehr schnell ausdehnte, bevor es sich verlangsamte und den aktuellen Wert erreichte. Bisher gab es jedoch nur Theorien und indirekte Beweise für eine Inflation im Zusammenhang mit dem frühen Universum.
Eine definitive Folge der inflationären Phase ist, dass ein winziger Bruchteil der CMB-Strahlung ihre Spuren im Form einer bestimmten Art von Polarisation (wissenschaftlich bekannt als B-Mode-Signal).
Alle bisherigen Versuche, dieses Signal zu detektieren, scheiterten hauptsächlich an der Schwierigkeit unserer Galaxie, der Milchstraße, die reichlich polarisierte Strahlung.
Außerdem enthält es viele Staubwolken, die in Form von Clustern vorliegen. Wenn Sternenlicht diese Staubwolken durchdringt, werden sie gestreut und polarisiert.
„Es ist, als würde man tagsüber schwache Sterne am Himmel sehen. Die galaktische Emission ist so hell, dass das Polarisationssignal der CMB-Strahlung verloren geht“, sagte S Maharana, ein Doktorand an der IUCAA, der an diesem Projekt beteiligt ist.
Die PASIPHAE-Durchmusterung wird die Polarisation des Sternenlichts über große Bereiche des Himmels messen. Diese Daten zusammen mit den GAIA-Entfernungen zu den Sternen werden dazu beitragen, ein dreidimensionales Modell der Verteilung der Staub- und Magnetfeldstruktur der Galaxie zu erstellen. Solche Daten können dazu beitragen, das galaktische polarisierte Vordergrundlicht zu entfernen und es Astronomen ermöglichen, nach dem schwer fassbaren B-Modus-Signal zu suchen.
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Was ist WALOP?
Wide Area Linear Optical Polarimeter (WALOP) ist ein Instrument, das, wenn es an zwei kleinen optischen Teleskopen montiert ist, verwendet wird, um polarisierte Lichtsignale zu detektieren, die von den Sternen in der Höhe galaktischen Breiten.
Jede WALOP wird am 1,3-Meter-Skinakas-Observatorium auf Kreta und am 1-Meter-Teleskop des South African Astronomical Observatory in Sutherland montiert.
„Wenn sie einmal gebaut sind, werden sie einzigartige Instrumente sein, die das größte Sichtfeld des Himmels in der Polarimetrie aller Zeiten bieten. Es wird in der Lage sein, bei jeder Aufnahme Bilder innerhalb eines Bereichs von ½ ° x ½ ° des Himmels aufzunehmen“, sagte AN Ramaprakash, leitender Wissenschaftler der IUCAA und Fellow am IA, Kreta.
In einfachen Worten, die Bilder werden haben gleichzeitig die feinsten Details eines Sterns zusammen mit seinem Panoramahintergrund.
WALOP arbeitet nach dem Prinzip, dass die Daten eines beobachteten Himmelsabschnitts zu jedem Zeitpunkt in vier verschiedene Kanäle aufgeteilt werden. Abhängig von der Art und Weise, wie Licht durch die vier Kanäle geht, wird der Polarisationswert vom Stern erhalten. Das heißt, jeder Stern hat vier entsprechende Bilder, die zusammengefügt helfen, den gewünschten Polarisationswert eines Sterns zu berechnen.
Da sich die Untersuchung auf Himmelsgebiete konzentrieren wird, in denen sehr niedrige Polarisationswerte (< 0,5 Prozent) erwartet werden, wurde ein Polarimeter mit hoher Empfindlichkeit und Genauigkeit mit einem großen Sichtfeld benötigt, sodass WALOP irgendwann im Jahr 2013 geplant wurde.
Dies war nach dem Erfolg der RoboPol-Experimentumfrage von 2012 bis 2017, an der einige PASIPHAE-Mitarbeiter beteiligt waren. Seitdem laufen Design, Fertigung und Montage unter der Leitung von Ramaprakash.
WALOP und sein Vorgänger RoboPol teilen das Single-Shot-Photometrie-Prinzip. Aber die 200 kg wiegende WALOP wird in der Lage sein, Hunderte von Sternen zu beobachten, die gleichzeitig sowohl am Nord- als auch am Südhimmel vorhanden sind, im Gegensatz zu RoboPol, der ein viel kleineres Sichtfeld am Himmel hat.
Entwicklung von das Instrument befindet sich derzeit in einem fortgeschrittenen Stadium und entwickelt sich in der Instrumentierungsanlage der IUCAA weiter.
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Warum WALOP auf optischen Teleskopen der 1-Meter-Klasse eingesetzt wird
Eine Haupteinschränkung bei der Verwendung großer optischer Teleskope besteht darin, dass sie einen relativ kleineren Bereich des Himmels abdecken der allgemeine Zweck von PASIPHAE.
Während die Teleskope der 1-Meter-Klasse sowohl größere Sichtfelder des Himmels als auch die kleinsten Details entfernter Sterne ermöglichen.
Da die Himmelsdurchmusterung vier Jahre lang andauern wird, wird es eine Herausforderung sein, sich zu widmen eine beträchtliche Menge an Beobachtungszeit eines jeden großen Teleskops, nur um die Sternpolarisation zu untersuchen.
„Die maximale Beobachtungszeit, die die kleineren Teleskope bieten, wird also für die PASIPHAE-Himmelsdurchmusterung mit WALOP umgeleitet“, fügte Ramaprakash, ebenfalls Gastdozent am Caltech, hinzu.
Der Versuch, die 1- Meter-Klasse-Teleskope soll auch demonstrieren, dass bahnbrechende Wissenschaft und anspruchsvolle Experimente mit kleineren Teleskopen durchgeführt werden können, selbst im Zeitalter großer und extrem großer Teleskope.
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