Pre skoro 14 milijardi godina, svemir je rođen u magli misterije. Nova Simonsova opservatorija u čileanskoj pustinji Atakama uskoro bi mogla da odgovori na veliko naučno pitanje šta se dogodilo u tom malom delu sekunde nakon Velikog praska.
Simonsova opservatorija se sastoji od teleskopa sa velikim otvorom blende i tri manja teleskopa sa otvorima od oko pola metra — „veoma ljudske veličine“, rekao je Majkl Nimak, profesor fizike i astronomije na Koledžu umetnosti i nauka, koji vodi tim Kornel u višeinstitucionalna saradnja. Dva teleskopa sa malim otvorom blende su završila svoje početno testiranje i počela su prva naučna posmatranja, označavajući veliku prekretnicu u decenijskom projektu.
Teleskop sa velikim otvorom blende, kada se pojavi na mreži, pružiće najbolja merenja Hablove konstante i pomoći da se objasni zašto i kako se univerzum trenutno širi, dok će tri teleskopa sa malim otvorom baciti svetlo na početno naduvavanje univerzuma.
Teleskop sa velikim otvorom blende, rekao je Niemack, sličan je submilimetarskom teleskopu Fred Ioung (FIST) na kojem takođe radi, a koji Cornell i njegovi partneri grade u Čileu, osim što je teleskop Simonsove opservatorije dizajniran da radi na dužim talasnim dužinama od FIST-a. .
„Teleskopi Simonsove opservatorije mogu da mere signale mogućeg eksponencijalnog širenja za koje verujemo da se dogodilo delić sekunde nakon Velikog praska“, rekao je Nimack. Ti signali su fluktuacije u polarizaciji kosmičke mikrotalasne pozadine (CMB) uzrokovane gravitacionim talasima nastalim u trenutku nakon Velikog praska.
„Ovi teleskopi koriste neke od najnaprednijih kosmičkih mikrotalasnih detektorskih nizova ikada napravljenih“, rekao je on.
Početak naučnih opservacija bio je uzbudljiv trenutak za Nimack-ov tim, koji trenutno uključuje četiri studenta osnovnih studija, sedam postdiplomaca, tri postdoktorata i volontera lokalne srednje škole. Tim je proveo godine radeći na dizajnu detektorskog niza, kao i na implementaciji i testiranju svakog od podsistema teleskopa u okviru saradnje koju je vodio glavni istraživač Brajan Kiting sa Univerziteta Kalifornije u San Dijegu.
„Imamo otkrića koja se nadamo da ćemo postići sa ovim teleskopima, ali ne znamo sa sigurnošću šta ćemo saznati o univerzumu i njegovim najranijim galaksijama i galaksijskim jatama kada se ovi novi teleskopi pojave na mreži“, rekao je doktorant Zakari Huber. „Uzbuđen sam što vidim ova otkrića, bez obzira da li će na kraju biti ona koja smo očekivali ili ne.“
Postoji sedam detektorskih nizova u svakom od teleskopa sa malim otvorom, raspoređenih u heksagonalnom obliku sa jednim u sredini okružen sa ostalih šest. Svaki od ovih nizova ima skoro 2.000 detektora u sebi.
„Detektori moraju da se ohlade na veoma niske temperature – minus 273 stepena C, ili oko 10 stepena iznad apsolutne nule, kako bi bili izuzetno osetljivi na male promene u intenzitetu svetlosti iz ranog univerzuma koje merimo sa naši teleskopi“, rekao je Nimack.
Nimak detektora je veoma složen, rekao je Nimack. Optičke komponente zapravo prikupljaju svetlost; male antene mere svaku od dve različite linearne polarizacije svetlosti iza svake od optičkih komponenti. Nano-proizvedene strukture prenose svetlost kroz kola u nizu detektora, a zatim tu svetlost pretvaraju u toplotu koja se može meriti korišćenjem supravodljivih senzorskih uređaja prelazne ivice koji rade na supravodljivoj prelaznoj tački, što im omogućava da se koriste kao izuzetno osetljivi termometri.
Student doktorskih studija Ben Keler, pored svog rada na testiranju delova detektorskih nizova za teleskop i karakterizaciji performansi detektora, dobio je i posebno naporan posao: on je bio jedan od onih koji su morali da nose detektor ručno. nizovi od SAD do Čilea.
„Pošto svaki niz košta stotine hiljada dolara i izuzetno je krhak, njihovo prenošenje kroz četiri aerodroma bilo je veoma zastrašujuće“, rekao je Keler. „Naravno, za njihovo postavljanje na teleskop morali smo biti još oprezniji.
Simonsova opservatorija se nalazi na 17.000 stopa gore Cerro Toco u planinskom lancu Anda, što čini posao izazovnim i zahteva upotrebu dodataka kiseoniku.
„Rad na toj nadmorskoj visini bio je veoma iscrpljujući“, rekao je Keler. „Vazduh je tanak i sunce je jako intenzivno. Prvog dana tamo sam izgoreo od sunca kroz dva sloja odeće.“
Huber je prošle godine bio u Čileu sa dvojicom svojih saradnika sa Univerziteta Jejl koji su instalirali nekoliko računara, mrežnih uređaja, masivni drajv za skladištenje podataka i drugu računarsku infrastrukturu koja će obrađivati i čuvati podatke koji dolaze iz teleskopa.
„Deo motivacije za pridruživanje ovom konkretnom putovanju bio je to što ćemo na kraju morati da nabavimo i instaliramo veoma sličnu opremu za FIST“, rekao je Huber, koji je na tome radio u poslednjih godinu dana.
Čak i kada se sva četiri teleskopa Simonsove opservatorije aktivno bave naukom, istraživanje i razvoj za Nimacka i njegov tim na instrumentima se ne završava. Simonsova opservatorija je već počela da pravi više detektora i više optike za teleskop sa velikim otvorom, kao i solarne panele za napajanje opservatorije.
