Onderschrift: De originele Jodrell Bank Control Desk met uitzicht op de Lovell-telescoop. Krediet: Anthony Holloway.
Vorige week hebben we een kijkje genomen op het openbare gezicht van de Jodrell Bank Observatory, het Discovery Centre. Maar deze week krijgen we een rondleiding achter de schermen door het hart van dit indrukwekkende en historische observatorium.
Dr. Tim O'Brien is adjunct-directeur van de Jodrell Bank Observatory en lezer van astrofysica aan de School of Physics & Astronomy van de Universiteit van Manchester. Terwijl we aan onze rondleiding door de telescopen, controlekamer en computers beginnen, legt hij de rol van Jodrell uit in de historische ontwikkeling van radioastronomie. De Lovell-telescoop in het hart van het observatorium is vandaag een monumentaal gebouw en staat aan de spits van het huidige en zelfs toekomstige wetenschappelijke onderzoek.
Jodrell Bank was oorspronkelijk de locatie van de proeftuin van de universiteit Botany Department. The Observatory is opgericht door Sir Bernard Lovell toen interferentie van trams het onderzoek naar kosmische straling dat hij uitvoerde in de School of Physics op de hoofdcampus van de universiteit in de stad verstoorde. Sir Bernard verplaatste zijn radarapparatuur in 1945 naar de locatie om te proberen radio-echo's te vinden van de geïoniseerde sporen van kosmische straling, maar richtte in plaats daarvan een geheel nieuw onderzoeksgebied op naar meteoren.
De Lovell-telescoop (oorspronkelijk de Mark I) was de grootste bestuurbare radiotelescoop ter wereld (76,2 m in diameter) en de enige die de lanceerraket van Spoetnik 1 in 1957 kon volgen; het is nog steeds de op twee na grootste ter wereld. Afgezien van het volgen en ontvangen van gegevens van sondes als Pioneer 5 in 1960 en Luna 9 in 1966, maakte een continu programma van upgrades het mogelijk om afstanden tot de maan en Venus te meten en pulsars, astrofysische masers, quasars en zwaartekrachtlenzen te onderzoeken. Het leverde de meest uitgebreide studies van pulsars in dubbelstersystemen op en ontdekte de eerste pulsar in een bolhoop. Het detecteerde de eerste zwaartekrachtlens en werd ook gebruikt voor SETI-waarnemingen. Nu op zijn derde reflecterende oppervlak, heeft een continu programma van upgrades hem krachtiger dan ooit gemaakt.
In 1964 werd de Mark II elliptische radiotelescoop voltooid. Het staat in het midden van een veld, overschaduwt de kleine observatiekoepel waarin de optische onderwijstelescoop van Tim is gehuisvest en wordt omringd door naoorlogse hutten genoemd naar het onderzoek dat erin is gedaan, dus men heet Radiant (naar meteoren) en een andere maan. Met een grote as van 38,1 m en een kleine as van 25,4 m wordt de Mark II voornamelijk naast de Lovell gebruikt als onderdeel van e-MERLIN (Multi Element Radio Linked Interferometer Network), de nationale radioastronomische faciliteit in het VK die wordt gerund vanuit Jodrell. Dit omvat tot 7 radioscopen: de Lovell, Mark II, Cambridge, Defford, Knockin, Darnhall en Pickmere. e-MERLIN heeft de langste basislijn (scheiding van telescopen) van 217 km en een resolutie van beter dan 50 milliseconden, die vergelijkbaar is met de Hubble-ruimtetelescoop, maar op radio in plaats van op zichtbare golflengten. De Manchester-vestiging van Jodrell herbergt ook de UK Regional Centre Node voor ALMA (de Atacama Large Millimeter / sub-millimeter Array) in Chili.
De “42ft” telescoop staat bij de ingang van het hoofdgebouw waarin de controlekamer is ondergebracht. De belangrijkste taak van de telescoop is het continu bewaken van de Pulsar in het hart van de Krabnevel (de hele tijd boven de horizon). Tim toonde op dit punt zijn indrukwekkende partijstruc om wiskundig aan te tonen dat de telescoop inderdaad naar de Krabpulsar wees door te berekenen op basis van de Rechte Beklimming van de pulsar (05u 34m 31.97s) en Declination (+ 22d 00m 52.1s) waar het zou zijn de lucht op dat moment. Het heeft meer dan 30 jaar aan gegevens verzameld, die 4% van de leeftijd van de pulsar vertegenwoordigen, wat essentiële aanwijzingen geeft over hoe pulsars evolueren.
Bijschrift: Dr. Tim O'Brien in gesprek met prof. Brian Cox en Dara O'Biain in de controlekamer tijdens Stargazing Live Credit: The University of Manchester
Tim was zo vriendelijk om me binnen te laten in de controlekamer, die niet vaak wordt gezien door algemene bezoekers van de site, hoewel het gastheer is voor de jaarlijkse Stargazing Live-serie van BBC TV, georganiseerd door prof. Brian Cox en Dara O'Briain. Het illustreert perfect de historische en huidige rol van Jodrell in de radioastronomie. Het is een heerlijk Britse mix van de modernste computertechnologie, originele apparatuur uit de jaren 50 en alles daartussenin. Er zijn enorme flatscreen-monitoren in een hoek die elk van de scopes weergeven en kunnen bedienen, een atoomklok naast houten en glazen kasten met trillende naalden die luchtdruk, windsnelheid en temperatuurschommelingen op rollen of schijven van papier opsporen. In het midden van de kamer staat de originele hoefijzervormige balie uit de jaren 50.
Het enorme raam kijkt uit over de Lovell-telescoop die tijdens mijn bezoek was 'geparkeerd' terwijl de reflecterende kom een nieuwe verflaag kreeg, die recht op het zenit wees met de remmen erop. Als de wind tijdens een observatie toeneemt, moet de schotel worden verhoogd en naar een hoger gelegen doel in de lucht worden verplaatst. Als de wind 45 mijl per uur bereikt, moet de schotel rechtop worden geparkeerd. Gelukkig gebeurt dit niet te vaak. Een sterke opeenhoping van sneeuw kan de vorm van het gerecht vervormen, dus het moet naar buiten worden gekanteld. De controlekamer is 365 dagen per jaar 24 uur per dag bemand. De hele kamer heeft een zeer bevredigend aantal knipperende lampjes, wijzerplaten, knoppen en schakelaars. Zoals Tim terecht zegt: 'Je hebt veel knipperlichten nodig.'
Jodrell herbergt een aantal algemene en gespecialiseerde computerclusters. Sinds de jaren zestig zijn de Lovell en Mark II regelmatig betrokken geweest bij VLBI (Very Long Baseline Interferometry), waaronder telescopen in heel Europa, China en Afrika, en kunnen ze ook worden gekoppeld aan de VLBA (Very Long Baseline Array) in Amerika om een telescoop te maken de grootte van de planeet, in staat om de scherpste beelden in alle astronomie te produceren. De VLBI-zaal herbergt een enorm scala aan ontvangers en opnameapparatuur. Dit omvat een GPS-ontvanger, nauwkeurig tot 0,5 millisec, liefkozend bekend als de Totally Accurate Clock, hoewel ze nieuwere hebben met een nauwkeurigheid van 25 nanoseconden en hun maser-atoomklok is nauwkeurig tot 1 deel op 10 ^ 15 of 1 seconde elke 30 miljoen jaar! Namen zijn nogal wat bij Jodrell, vijf signaalgeneratoren die worden gebruikt om frequenties in de ontvanger om te zetten, zijn netjes gelabeld als Sharon, Tracy, Nigel, Kevin en Darren.
Onderschrift: The Mark II telescope at Jodrell Bank. Krediet: de auteur
Jodrell was een pionier in de verbinding van radiotelescopen over honderden kilometers en bouwde het speciale glasvezelnetwerk dat alle zeven e-MERLIN-telescopen met elkaar verbindt. Tim wachtte even voor effect voor een indrukwekkend grote en zware blauwe deur die was versierd met talloze dramatische waarschuwingssignalen en onheilspellend neuriede, met zijn hand op een stevige bedieningshendel. Dit was de thuisbasis van de e-MERLIN-correlator, de focus van alle zeven telescopen en het hart van het netwerk, het moet zorgvuldig worden afgeschermd zodat het de radioscopen ter plaatse niet verstoort. Tim tikte de toegangscode in, trok aan de hendel en het zachte gezoem werd een oorverdovend gebrul toen we een metalen kamer binnengingen, koud gehouden met airconditioning. Er staan enorme gasflessen in de hoek klaar om de kamer te vullen in geval van brand. In het midden staat een kast van gerookt glas, zo groot als een grote kledingkast met daarin de computerhub met slingers van gele glasvezelkabels die aan de telescopen zijn gekoppeld en die evenveel gegevens de kamer binnenbrengen als reizen op de rest van het Britse internet samen.
Jodrell heeft ongeveer 40 medewerkers op de site en meer dan 100 meer werken vanuit het Alan Turing Building van de universiteit in Manchester. De lijst met onderzoeksprogramma's van de groep omvat alle aspecten van de astronomie, van het bestuderen van de oerknal tot het ontdekken van exoplaneten. Ze hebben pulsars gebruikt om de zwaartekrachttheorie van Einstein te testen, waarvoor ze de EC Descartes Research Prize kregen. Ze ontwikkelden geluidsarme versterkers voor ESA's Planck-ruimtevaartuig, dat volgend jaar zijn kosmologische resultaten zal rapporteren. Met een Europees netwerk van radiotelescopen gebruiken ze pulsars om de eerste door Einstein voorspelde zwaartekrachtgolven te detecteren.
Kijkend naar de toekomst, wordt er nu naast het hoofdcontrolegebouw gewerkt aan de bouw van een nieuw gebouw voor het International Project Office voor SKA (de Square Kilometre Array) dat zal worden gevestigd in Afrika en Australië, dat na voltooiing rond 2024, wordt de grootste radiotelescoop ter wereld voor de 21e eeuw. Als we vertrekken, vraag ik Tim wat er op zijn verlanglijstje voor de toekomst zou staan (alle astronomen hebben een verlanglijstje, nietwaar?). Hij zou graag zien dat een systeem als SKA wordt uitgebreid tot het noordelijk halfrond en een toekomstige telescoop die kon real-time observaties van de hele hemel maken, waarbij hij zich direct richtte op voorbijgaande objecten zoals de novae die de belangrijkste focus van zijn eigen onderzoek vormen. Ik denk dat Sir Bernard het goed zou vinden.
Lees meer over het Jodrell Bank Center for Astrophysics
