Mengukur jarak ke benda-benda langit yang jauh dan menganalisis awan kosmik – Sains Terkini


Para peneliti di Jepang dan Belanda bersama-sama mengembangkan penerima radio asli DESHIMA (Deep Spectroscopic High-redshift Mapper) dan berhasil memperoleh spektrum dan gambar pertama dengannya. Menggabungkan kemampuan untuk mendeteksi rentang frekuensi yang luas dari gelombang radio kosmik dan untuk membubarkannya ke frekuensi yang berbeda, DESHIMA menunjukkan kekuatan uniknya untuk secara efisien mengukur jarak ke objek-objek paling jauh serta memetakan distribusi berbagai molekul di awan kosmik terdekat.

"Deshima" (atau, Dejima) adalah sebuah pos perdagangan Belanda di Jepang yang dibangun pada pertengahan abad ke-17. Selama 200 tahun, Deshima adalah jendela berharga Jepang bagi dunia. Sekarang, dua negara sahabat membuka jendela lain ke dunia baru, Semesta luas, dengan nanoteknologi inovatif.

"DESHIMA adalah jenis instrumen astronomi yang sepenuhnya baru dengan mana peta 3D dari Semesta awal dapat dibangun," kata Akira Endo, seorang peneliti di Universitas Teknologi Delft dan pemimpin proyek DESHIMA.

Keunikan DESHIMA adalah ia dapat menyebarkan rentang frekuensi gelombang radio yang luas menjadi frekuensi yang berbeda. Lebar frekuensi sesaat DESHIMA (332 – 377 GHz) lebih dari lima kali lebih lebar dari penerima yang digunakan dalam Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA).

Menyebarkan gelombang radio kosmik dalam frekuensi yang berbeda, atau spektroskopi, adalah teknik penting untuk mengekstraksi berbagai informasi tentang Semesta. Karena molekul yang berbeda memancarkan gelombang radio dalam frekuensi yang berbeda, pengamatan spektroskopi memberi tahu kita komposisi benda langit. Juga, ekspansi kosmik mengurangi frekuensi yang diukur, dan mengukur pergeseran frekuensi dari frekuensi asli memberi kita jarak ke objek jarak jauh.

"Ada banyak penerima radio yang ada dengan kemampuan spektroskopi, namun, rentang frekuensi yang dicakup dalam satu pengamatan cukup terbatas," kata Yoichi Tamura, seorang profesor di Universitas Nagoya. "Di sisi lain, DESHIMA mencapai keseimbangan ideal antara lebar rentang frekuensi dan kinerja spektroskopi."

Di balik kemampuan unik ini adalah nanoteknologi inovatif. Tim peneliti mengembangkan sirkuit listrik superkonduktor khusus, sebuah bank filter, di mana gelombang radio tersebar ke frekuensi yang berbeda, seperti konveyor penyortir di pusat pemenuhan. Di akhir "konveyor sinyal," Detektor Induktansi Kinetik Microwave sensitif (MKID) ditempatkan dan mendeteksi sinyal yang tersebar. DESHIMA adalah instrumen pertama di dunia yang menggabungkan kedua teknologi ini dalam sebuah chip untuk mendeteksi gelombang radio dari Semesta.

Sebagai pengamatan uji pertamanya, DESHIMA dipasang pada teleskop submillimeter 10-m, Eksperimen Teleskop Submillimeter Atacama (ASTE) yang dioperasikan oleh National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) di Chili Utara. Target pertama adalah galaksi aktif VV 114. Jarak ke galaksi telah diukur menjadi 290 juta tahun cahaya. DESHIMA berhasil mendeteksi sinyal dari molekul karbon monoksida (CO) di galaksi pada frekuensi yang tepat dari ekspansi Semesta.

Ketika para astronom mencoba mendeteksi emisi radio dari objek jarak jauh dengan jarak yang tidak diketahui, biasanya mereka menyapu rentang frekuensi tertentu. Menggunakan penerima radio konvensional dengan bandwidth sempit, mereka perlu mengulang pengamatan sambil sedikit menggeser frekuensi. Sebaliknya, DESHIMA pita lebar sangat meningkatkan efisiensi pencarian emisi dan membantu para peneliti untuk menghasilkan peta galaksi yang jauh.

Kinerja tinggi DESHIMA juga telah terbukti untuk pengamatan awan molekuler terdekat. DESHIMA secara bersamaan menangkap dan mencitrakan distribusi sinyal emisi dari tiga molekul, CO, ion formil (HCO +), dan hidrogen sianida (HCN) di Orion nebula.

Tim peneliti bertujuan untuk lebih meningkatkan kemampuan DESHIMA. "Tujuan kami adalah memperluas lebar frekuensi, meningkatkan sensitivitas, dan mengembangkan kamera radio dengan 16 piksel," kata Kotaro Kohno, seorang profesor di The University of Tokyo. "DESHIMA yang akan datang akan menjadi titik keberangkatan penting di berbagai bidang astronomi."

Catatan 1. ASTE terletak di ketinggian 4860 m di atas permukaan laut di Gurun Atacama, dekat dengan situs ALMA. Langit cerah Atacama sangat cocok untuk pengamatan gelombang submilimeter.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.