Didascalia: l'originale banco di controllo della banca Jodrell con vista sul telescopio Lovell. Credito: Anthony Holloway.
La settimana scorsa abbiamo dato un'occhiata al volto pubblico dell'Osservatorio della banca Jodrell, il Discovery Center. Ma questa settimana facciamo un tour dietro le quinte del cuore di questo impressionante e storico osservatorio.
Il dottor Tim O’Brien è direttore associato dell'Osservatorio della banca Jodrell e lettore di astrofisica presso la School of Physics & Astronomy dell'Università di Manchester. Quando iniziamo il nostro tour dei telescopi, della sala di controllo e dei computer, spiega il ruolo di Jodrell nello sviluppo storico della radioastronomia. Il telescopio Lovell, nel cuore dell'osservatorio, è oggi un edificio classificato di Grado 1 oltre ad essere all'avanguardia della ricerca scientifica attuale e, in effetti, futura.
Jodrell Bank era originariamente il sito del banco di prova del Dipartimento di Botanica dell'Università. L'Osservatorio è stato fondato da Sir Bernard Lovell quando l'interferenza dei tram interruppe la ricerca sui raggi cosmici che stava svolgendo presso la School of Physics nel campus principale dell'Università della città. Sir Bernard spostò le sue apparecchiature radar sul sito nel 1945 per cercare di trovare echi radio dalle tracce ionizzate dei raggi cosmici, ma fondò invece una nuova area di ricerca sulle meteore.
Il telescopio Lovell (in origine Mark I) era il più grande radiotelescopio orientabile al mondo (76,2 m di diametro) e l'unico in grado di seguire il lancio del razzo di Sputnik 1 nel 1957; è ancora il terzo più grande al mondo. Oltre a tracciare e ricevere dati da sonde come Pioneer 5 nel 1960 e Luna 9 nel 1966, un programma continuo di aggiornamenti ha consentito all'ambito di misurare le distanze tra Luna e Venere e ricercare pulsar, maser astrofisici, quasar e lenti gravitazionali. Ha fornito gli studi più estesi sulle pulsar nei sistemi stellari binari e ha scoperto la prima pulsar in un cluster globulare. Ha rilevato la prima lente gravitazionale ed è stato utilizzato anche per le osservazioni SETI. Ora sulla sua terza superficie riflettente, un programma continuo di aggiornamenti l'ha resa più potente che mai.
Nel 1964 fu completato il radiotelescopio ellittico Mark II. Si erge nel mezzo di un campo, minando la piccola cupola di osservazione che ospita il telescopio per l'insegnamento ottico di Tim e circondato da capanne del dopoguerra che prendono il nome dalla ricerca che è stata condotta in loro, quindi uno si chiama Radiante (dopo le meteore) e un'altra Luna. Con un asse maggiore di 38,1 me un asse minore di 25,4 m, il Mark II viene utilizzato principalmente insieme al Lovell come parte di e-MERLIN (Multi Element Radio Linked Interferometer Network), la struttura di radioastronomia nazionale del Regno Unito gestita da Jodrell. Comprende fino a 7 ambiti radio: Lovell, Mark II, Cambridge, Defford, Knockin, Darnhall e Pickmere. e-MERLIN ha la linea di base più lunga (separazione dei telescopi) di 217 Km e una risoluzione migliore di 50 milliarcecondi, che si confronta con il telescopio spaziale Hubble ma alla radio piuttosto che a lunghezze d'onda visibili. La filiale di Manchester di Jodrell ospita anche il Nodo del Centro regionale del Regno Unito per ALMA (Atacama Large Millimeter / sub-mill-array) in Cile.
Il telescopio "42ft" si trova all'ingresso dell'edificio principale che ospita la sala di controllo. Il compito principale dei telescopi è monitorare continuamente la Pulsar nel cuore della Nebulosa del Granchio (per tutto il tempo che si trova sopra l'orizzonte). Tim a questo punto ha mostrato il suo impressionante trucco da festa dimostrando matematicamente che lo scopo stava effettivamente puntando sulla Pulsar del granchio calcolando dall'Ascensione destra della pulsar (05h 34m 31.97s) e Declinazione (+ 22d 00m 52.1s) dove si sarebbe trovato il cielo al momento. Ha raccolto oltre 30 anni di dati che rappresentano il 4% dell'età della pulsar, fornendo indizi vitali su come le pulsar si evolvono.
Didascalia: Il dottor Tim O’Brien parla con il prof. Brian Cox e Dara O’Biain nella sala di controllo durante l'osservazione dal vivo delle stelle: l'Università di Manchester
Tim è stato così gentile da consentirmi di entrare nella Control Room, spesso non visitata dai visitatori del sito, anche se ospita l'annuale serie Stargazing Live della BBC TV, ospitata dal Prof. Brian Cox e Dara O’Briain. Illustra perfettamente il ruolo storico e attuale di Jodrell nella radioastronomia. È un mix meravigliosamente britannico di tecnologia informatica all'avanguardia, equipaggiamento originale degli anni '50 e tutti i punti intermedi. Ci sono enormi monitor a schermo piatto in un angolo che visualizzano e possono controllare ciascuno degli ambiti, un orologio atomico accanto a armadi in legno e vetro che alloggiano aghi di contrazione che tracciano la pressione dell'aria, la velocità del vento e le variazioni di temperatura su rotoli o dischi di carta. Al centro della stanza si trova il banco di controllo originale a ferro di cavallo degli anni '50.
L'ampia finestra si affaccia sul cannocchiale Lovell che era stato "parcheggiato" durante la mia visita mentre alla ciotola riflettente veniva data una nuova mano di vernice, che puntava dritto verso lo zenit con i freni applicati. Se i venti aumentano durante un'osservazione, il piatto deve essere sollevato e spostato su un bersaglio più alto nel cielo. Se i venti arrivano a 45 miglia all'ora la parabola deve essere parcheggiata in questa posizione verticale. Fortunatamente questo non succede troppo spesso. Un forte accumulo di neve potrebbe distorcere la forma del piatto e quindi deve essere rovesciato. La sala di controllo è aperta 24 ore al giorno, 365 giorni all'anno. L'intera stanza ha una quantità molto soddisfacente di luci lampeggianti, quadranti, manopole e interruttori. Come giustamente Tim dice "Hai bisogno di molte luci lampeggianti."
Jodrell ospita una serie di cluster di elaborazione generici e specializzati. Dagli anni '60 Lovell e Mark II sono stati regolarmente coinvolti con VLBI (Very Long Baseline Interferometry) che include telescopi in Europa, Cina e Africa e può anche essere collegato al VLBA (Very Long Baseline Array) in America per creare un telescopio dimensione del pianeta, in grado di produrre le immagini più nitide in tutta l'astronomia. La sala VLBI ospita una vasta gamma di ricevitori e apparecchiature di registrazione. Ciò include un ricevitore GPS, preciso a 0,5 millisec, affettuosamente noto come Orologio totalmente accurato, sebbene ne abbia di nuovi con una precisione di 25 nanosecondi e il loro orologio atomico Maser abbia una precisione di 1 parte in 10 ^ 15 o 1 secondo ogni 30 milioni di anni! I nomi sono abbastanza simili a Jodrell, cinque generatori di segnali, usati per convertire le frequenze nel ricevitore sono ordinatamente etichettati Sharon, Tracy, Nigel, Kevin e Darren.
Didascalia: Il telescopio Mark II presso la Jodrell Bank. Credito: l'autore
Jodrell ha aperto la strada al collegamento di radiotelescopi per centinaia di chilometri e ha costruito la rete in fibra ottica dedicata che collega tutti e sette i telescopi e-MERLIN. Tim fece una pausa di effetto davanti a una porta blu straordinariamente grande e resistente che era adornata con numerosi segnali di avvertimento drammatici e ronzava minacciosamente, con la mano su una robusta leva di comando. Questa era la casa del correlatore e-MERLIN, il fulcro di tutti e sette i telescopi e il cuore della rete, deve essere accuratamente schermato in modo da non interferire con gli ambiti radio in loco. Tim toccò il codice di accesso, tirò la leva e il lieve ronzio divenne un ruggito assordante mentre entrammo in una stanza di metallo, mantenendosi fredda con l'aria condizionata. Ci sono enormi bombole di gas nell'angolo pronti a riempire la stanza in caso di incendio. Al centro si trova un mobile in vetro fumé, delle dimensioni di un grande armadio contenente l'hub del computer con festoni di cavi in fibra ottica gialla collegati ai telescopi e che portano nella stanza tutti i dati che viaggiano insieme nel resto della rete inglese del Regno Unito.
Jodrell ha circa 40 dipendenti sul sito e oltre 100 lavorano presso l'edificio Alan Turing dell'Università di Manchester. L'elenco dei programmi di ricerca del gruppo copre tutti gli aspetti dell'astronomia, dallo studio del Big Bang alla scoperta degli esopianeti. Hanno usato le pulsar per testare la teoria della gravità di Einstein per la quale hanno ricevuto il premio Descartes Research Prize. Hanno sviluppato amplificatori a basso rumore per il veicolo spaziale Planck dell'ESA che riferirà i suoi risultati di cosmologia il prossimo anno. Con una rete europea di radiotelescopi usano le pulsar per tentare il primo rilevamento delle onde gravitazionali previste da Einstein.
Guardando al futuro, sono ora in corso i lavori accanto al principale edificio di controllo per la costruzione di un nuovo edificio per ospitare l'Ufficio internazionale dei progetti per SKA (Square Kilometer Array) da collocare in Africa e Australia, che una volta completato intorno al 2024 sarà il più grande radiotelescopio del mondo per il 21 ° secolo. Mentre partiamo, chiedo a Tim quale sarebbe sulla sua lista dei desideri per il futuro (tutti gli astronomi hanno una lista dei desideri, non è vero?) Vorrebbe vedere un sistema come SKA esteso per coprire l'emisfero settentrionale e un futuro telescopio che potrebbe fare osservazioni in tempo reale, a cielo intero, prendendo di mira istantaneamente oggetti transitori come le novae che sono al centro delle sue ricerche. Penso che Sir Bernard approverebbe.
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