|
Svemir. Sve mir. Kako je to pogrešno… Na prvi se pogled to čini točnim, no svemir je sve drugo samo ne mir. Pogledamo li prema noćnome nebu, vidjet ćemo mnoštvo zvijezda koje se uvijek nalaze na istom mjestu. I opet pogrešno. Ni jedna zvijezda nije u stanju mirovanja. Sve se one kreću i gibaju. Ne samo zvijezde, svi nebeski objekti su u stanju gibanja. Cijeli svemir se giba. U stvari, svemir se ne bi trebao tako zvati. Bolje bi ga opisali imenom - nemir. No, da mu danas dajemo ime, vjerojatno bismo ga tako nazvali. Ali, kako se za vrijeme prosječnog ljudskog života to gibanje svemira ne primjećuje, za nas je on onda ipak samo svemir. A, jeste li znali da je svemir brbljav? Eto, otkrit ću vam tajnu. Kako svemir nije miran tako nije niti tih. Naprotiv, vrlo je bučan. Sada se vjerojatno pitate kako je to moguće kada je u svemiru zrakoprazan prostor koji ne provodi zvukove. E, da biste mogli čuti glasove iz svemira, morate znati kakvim uhom ih trebate slušati. Ljudsko uho čuje frekvencije od 20 pa do 20 tisuća titraja u sekundi. Jedinica za te titraje naziva se hertz. Frekvencija. Pa kako se onda naziva uho za slušanje svemira? Sigurno ste čuli za radio teleskop. To je uho koje astronomima omogućuje slušanje svemira. Grana astronomije koja se time bavi zove se radio astronomija.
Radio teleskopi su, pojednostavljeno rečeno, ogromne antene koje su okrenute prema nebu. Po tome ih prepoznajemo. Ima ih različitih veličina i oblika, no svima je zajedničko osluškivanje neba. Pomoću njih hvatamo signale, titraje koje ne možemo čuti svojim uhom. No pomoću njih možemo te signale pretvoriti u dio elektromagnetskog spektra koji možemo čuti - u zvučne valove. Pomoću radio teleskopa možemo i "vikati" u svemir, dakle odašiljati signale. Oni su poput velikih megafona. Samo što ne odašilju titraje energije u ljudima čujnom dijelu spektra. Na taj način razgovaramo s letjelicama koje smo kao svoje emisare, poslali diljem Sunčeva sustava. Nikola Tesla - prvi radio astronom Malo je poznato u javnosti da je Nikola Tesla bio prvi znanstvenik koji je osluškivao svemir. On je postavio osnove radio astronomije. Nikola Tesla je još 1899. godine, svojim pokušajima prikupljanja energije iz atmosfere, otkrio utjecaje kozmičkih valova. Usavršavajući aparaturu detektora signala u svrhu što boljeg sakupljanja ove besplatne i vječno obnavljajuće energije, on otkriva pored Zemaljskih, i vibracije (titraje, signale) za koje je kasnije utvrdio da dolaze s drugih planeta Sunčevog sustava. Ovi eksperimenti su prve radio astronomske analize objekata u svemiru. Tesla je kao čovjek znanosti, sasvim sigurno odlučio što će biti prioritet njegovim istraživanjima. U njegovom slučaju, to je problem rješenja energije. Trudeći se pronaći najsavršeniji i najčistiji izvor energije, često je govorio kako je priroda upravo najsavršenija za to i potpuno proračunato, pristupio analizi i direktnom pronalaženju rješenja za prikupljanje električne energije iz okoline (Zemljine atmosfere direktno, koju je sve češće osluškivao svojim prijemnicima), da bi nakon toga detektirao kozmičke zrake, a naposljetku, izvedeno iz tog izučavanja, i prvu detekciju planeta Sunčevog sustava, čime je počelo pionirsko doba oblasti koja danas uzima sve više maha u izučavanju svemira, radio astronomije. Radijacija koja stiže na Zemlju iz svih pravaca iz svemira je osnova na kojoj je Tesla izgradio svoju ideju korištenja novog ekološki čistog energetskog izvora još 1900. godine. I u ovom slučaju, Tesla je po svojoj ideji bio daleko ispred svog vremena. 1912. godine, Victor Franz Hess uspio je dokazati postojanje kozmičkih valova koristeći balon koji je nosio elektrometar na visinu od preko 5000 metara, a kasnije na visinu od preko 8000 metara. Kozmički valovi u blizini Zemlje su izmjereni balonima ili satelitima i direktnijim metodama mjerenja sekundarne radijacije atmosfere. Teslinim riječima...
"Dobivamo poruke s oblaka tisuća milja daleko i vjerojatno mnogo
dalje od toga. Ne prenosite ovo novinarima"
"Moja mjerenja i kalkulacije su pokazale da je sasvim moguće
proizvesti na našem planetu, upotrebom ovih principa, električna
kretanja takve snage, da bez ikakve sumnje, njihov efekt može biti
osjetan na nekom od najbližih planeta, kao što su Venera i Mars.
Tako, od jedva moguće, interplanetarna komunikacija ušla je u doba
vjerojatnoće."
"Kretanja na instrumentu su se ponavljala više puta. Zaključak je da
je to poruka s drugog planeta."
"Nisam nikada tvrdio da sam uhvatio poruke s Marsa, ja sam samo
izrazio moje uvjerenje da su poremećaji koje sam osjetio bili
planetarnog porijekla."
"Osjećaj konstantno raste u meni da sam prvi koji je čuo poruku
jednog planeta upućenu drugom planetu."
"Pozivam se na neobične električne poremećaje, otkriće koje sam
objelodanio prije šest godina. U to vrijeme bio sam siguran da su
oni planetarnog porijekla. Sada, nakon razmišljanja i studiranja,
došao sam do pozitivnog zaključka da oni moraju dolaziti s Marsa." "Mi nemamo nikakve praktične potvrde da je Mars naseljen... osobno, podržavam svoje uvjerenje zasnovano na električnim poremećajima koje sam otkrio u ljeto 1899. godine, i koji, prema mojim istraživanjima, nisu mogli doći sa Sunca, Mjeseca ili Venere. Dalje istraživanje me je zadovoljilo u smislu zaključka da su ti signali morali doći s Marsa."
"Tijekom eksperimenata tamo (Colorado Springs, 1899.), Mars je bio
na relativno maloj udaljenosti od nas, i u tom razrijeđenom i suhom
zraku, Venera je djelovala toliko velika da je mogla biti
zamijenjena za jedno od onih vojnih signalnih reflektorskih svjetala...
došao sam do zaključka da je Mars utjecao na osjetljivi prijemnik
koji sam usavršavao... moje uho je jedva čulo signale koji su
dolazili u pravilnim razmacima i koji nisu mogli biti generirani na
Zemlji, izazvani solarnim ili lunarnim aktivnostima, ili utjecajem
Venere, i mogućnost da su došli sa Marsa, odmah je zablistala u mom
umu."
"Uređenost krugova u mom prijemniku i karakter zabilježenih
poremećaja govore o mogućnosti njihovog vanzemaljskog porijekla;
također eliminiram utjecaj Sunca, Mjeseca i Venere. Kao što sam
pokazao, signali sadrže konstantno pravilno ponavljanje brojeva, i
kasnija izučavanja ubijedila su me da ovi signali moraju dolaziti s
Marsa, jer je ovaj planet bio najbliži Zemlji."
"Dvadeset dvije godine prije, tijekom eksperimenata u Colorado
Springsu sa centralom za bežični prijenos električne energije, izveo
sam neobične eksperimentalne dokaze o životu na Marsu. Usavršio sam
bežični prijemnik izvanredne osjetljivosti, daleko iznad svega do
sada poznatog, i uhvatio sam signale koje sam interpretirao u
znacima 1-2-3-4. Vjerovanja sam da su Marsovci koristili brojeve za
komunikaciju iz razloga što su brojevi univerzalni."
"1899, tijekom eksperimenata s bežičnim prijemnicima izvanredne
osjetljivosti, detektirao sam signale s Marsa, našeg bratskog
planeta. Nisam u mogućnosti dešifrirati znakove, ali mi se čini da
su numeričkog koda, jedan - dva - tri - četiri." (Interesantno za napomenuti je i to da je Tesla poslao dopis Američkom Crvenom križu o ovom otkriću, točno uoči pravoslavnog Božića, 1900. godine. Tesla je umro iste večeri, točno 43 godine poslije. Ovo je također i datum posljednjeg unosa podataka u bilješke iz Colorado Springsa).
Tesline tvrdnje izazvale su još u ono vrijeme opću kritiku, a čak i danas, predmet su negiranja. Naravno da se postavlja pitanje o stvarnom ishodu događanja u njegovim eksperimentima i je li Tesla zaista čuo ono za što je tvrdio da je signal s planeta Sunčevog sustava. Svakako da bi bilo potrebno u rasvjetljavanju ovog događaja, bar djelomično objasniti Tesline prijemnike, koje je tada koristio. Za razliku od njegovog ekstra kalema (koji je generirao električne struje od 12-18 MV u opsegu od 88 kHz do 100 kHz), radio frekvencijski detektori funkcionirali su međutim, na opsegu od 8-22 kHz. Isprva, mogli bismo pretpostaviti da se apsolutno nikakav vanzemaljski signal ne može detektirati na ovom frekvencijskom opsegu, prvenstveno iz razloga što je ionosfera neprozirna za to frekvencijsko područje. Analitički, eksperimentalno, kao i demonstracijski, može se pokazati da ovo nije slučaj. Uz odgovarajuće uvjete zaista postoji ionosferski prozor u donjem dijelu VLF opsega, i iznenađujući rezultati su napravljeni u današnje vrijeme s detektorima, rekonstruiranim od Teslinog vremena, onako kako ih je predlagao još 1899. godine. Osvrnimo se na trenutak na Tesline objavljene izvještaje te godine u Coloradu, gdje je vršio svoje eksperimente, koji mogu biti pionirska nastojanja u radio astronomiji. On je objasnio otkriće slijedećim riječima: "Čak i sada, povremeno, mogu jasno vidjeti događaj, kao da se događa ponovo ispred mene. Moja prva promatranja su me užasnula u pozitivnom smislu, jer je u njima postojalo nešto misteriozno, da ne nazovem to natprirodno, i ja sam bio sâm u svojem laboratoriju te noći... Promjene koje sam zapazio događale su se periodično, i s jasnim razmakom broja i pauza između njih, meni do tada nepoznatih. Bio sam svakako upoznat tada s električnim poremećajima generiranim sa Sunca, Aurora Borealis i Zemljinim električnim strujama, i bio sam siguran da moja mjerenja nemaju ništa zajedničko s tim pojavama... Ponekad mi je dolazilo tek kasnije k svijesti, nakon razmišljanja, da su pojave koje sam promatrao mogle biti umjetno kontrolirane. Iako nisam mogao odgonetnuti njihovo značenje, nije bilo moguće da o njima razmišljam kao o slučajnim. Osjećaj konstantno raste u meni da sam prvi koji je čuo poruku jednog planeta upućenu drugom. Svrha je bila skrivena iza ovih električnih signala; i s ovim uvjerenjem sam objavio Udruženju Crvenog križa kada su od mene zatražili da identificiram jedno od najvećih dostignuća u sljedećih sto godina, da bi to najvjerojatnije bila potvrda i tumačenje ovog planetarnog izazova za nas. Od mog povratka u New York uslijedio je još naporniji rad koji me je potpuno obuzeo; ali nikada nisam prestao razmišljati o ovim iskustvima i promatranjima načinjenim u Coloradu. U konstantnom sam naporu da usavršim svoje uređaje i čim vrijeme dozvoli, nastavit ću svoja izučavanja tamo gdje sam silom prilika bio primoran ih napustiti... Apsolutna izvjesnost razmjene poruka bila bi postignuta čim bismo bili u stanju odgovoriti brojem četiri - recimo na - jedan, dva, tri." Uzmimo u obzir vrijeme u kojem je Tesla boravio u laboratoriju. On stiže u Colorado u svibnju 1899. godine. Tijekom lipnja i srpnja zapadna panorama vidljiva noću iz laboratorija bila je prošarana Marsom, Arkturom i Spikom, Jupiterom i crvenim divom Antaresom, koji su bili gotovo direktno na meridijanu i blistave zvijezde prve magnitude Deneb, Altair i Vega su palile svoje unutrašnje vatre, dok je Mliječna staza izlazila na istoku. Tesla prvi puta, sredinom lipnja, govori o primanju atmosferskog elektriciteta svojim prijemnicima. (Iz njegovih zabilješki vidljivo je da su njegovi osjetljivi regenerativni prijemnici bili u upotrebi od sredine lipnja do kraja rujna). Postavimo se u Teslinu poziciju. Nije postojala niti jedna bežična predajna postaja u to vrijeme, osim njegove (svakako niti jedna koja je radila na opsegu od 10 kHz). Njegovi prijemnici su detektirali kodirane eksplozije koje su djelovale povremeno kao da su neusuglašene s dnevnim varijacijama, i dešavale su se jedino kada je Mars (Jupiter i Saturn), bio na noćnome nebu. Tu se vjerojatno krije odgovor. I eto, na temeljima koje je Tesla tada postavio, djeluje i današnja radio astronomija. Zvukovi iz svemira No, vratimo se natrag osluškivanju glasova iz svemira. Pomoću različitih elektroničkih sklopova i uređaja, možemo te nama nečujne glasove, učiniti čujnima i na taj način dobiti zvučnu sliku onoga što velike antene slušaju i primaju iz svemirskih dubina.
Naravno, isto tako možemo ih pretvoriti i u slike pa ih gledati. Takve su slike obično drugačije od onih koje vidimo u ljudskim očima vidljivom spektru elektromagnetskog zračenja. Zanimljivo, zar ne? Što mislite, tko je najveći galamdžija u našem planetarnom sustavu? Isti onaj koji je i najsvjetliji. Sunce. Sunce zrači u svim dijelovima spektra, pa tako i u radio spektru. Zamislite sada, dođete na more, legnete na plažu u namjeri da se osunčate. Lijepo vam je, ugodno je toplo. I tako se opustite, zažmirite i uživate u prekrasnom milovanju sunčevih zraka. I onda, nekim čudom, dobijete sposobnost čuti glasove sa Sunca. Sve jače i jače dok ne dosegnu razinu neizdržive buke. Osim što ga vidite u blještavom neizdrživom sjaju koji vam onemogućava da ga direktno pogledate, sada ga i čujete. Sjaj i buka… Sva sreća da tako nije u stvarnosti. Osim što ga možemo prepoznati i razdvojiti u spektrometrima, isto ga možemo prepoznati i u radio spektru. Metode detekcije Ukoliko ste nekada slušali radio na kratkim valovima ili još bolje, ako ste se bavili radio-amaterizmom, primijetili ste da tijekom dana nastaju promjene u nivou ukupnog signala, kao i da udaljene postaje dolaze do nas boljim signalom, nego što je to slučaj noću na izvjesnim frekvencijama, dok je na drugim potpuno obrnuto. Ovaj signal koji je danju u konstantnom pojačanju sve do sutona, jeste Sunce. Naravno, naše navike da suzbijamo šumove i da se trudimo da izbacimo u prvi plan samo umjetno generirane zvukove, uništavaju svaku šansu da detektiramo signale koji dolaze iz svemira. Pažljivim odabirom frekvencija, kao i izbacivanja u prvi plan upravo ovih šumova, nasuprot korisnim umjetnim signalima, mi možemo ne samo detektirati, već i snimiti i analizirati valna kretanja sa Sunca, Mjeseca, najbližih planeta ili udaljenih galaksija, kvazara, pulsara i plinovitih oblaka, koristeći relativno jednostavnu opremu. Na žalost, na pitanje da li je potrebno poznavanje elektronike u radu s radio teleskopima, odgovor je - da, potrebno je. Osnovno poznavanje elektronike i elektroničkih konstrukcija, kao i razumijevanje valne mehanike i antenskih sustava je poželjno i što većeg nivoa. No, krenimo redom. Početkom dvadesetog stoljeća, onaj tko je imao priliku slušati kratke valove, nije mogao čuti do nekoliko radio stanica na čitavom planetu. Sve ostalo, bili su prirodni zvukovi. Kakva je to morala biti tišina! Danas, mi se borimo da u smislu prepoznavanja, suzbijanja i utišavanja silnih umjetnih signala koji čine ocean zračenja oko nas, načinimo posljednje napore u prepoznavanju prirodnih signala sa Sunca ili planeta Sunčeva sustava, u odnosu na silan priljev umjetnih, u svakom trenutku i na svim frekventnim opsezima. U spektru koji možemo pratiti našim uobičajenim radio prijemnicima, skala radija počinje niskim frekvencijama, obično od 100 kHz do 1600 kHz. Ove i niže frekvencije služe uobičajeno za praćenje zemaljskih prirodnih radio signala. Zemlja vibrira na ekstremno niskim frekvencijama. Veoma jednostavnom opremom (često sagrađenom u kućnoj radinosti), mi možemo pratiti ove signale i naučiti ih prepoznavati i kasnije analizirati kao važne ili manje važne za druge efekte koje primjećujemo u našoj okolini. Na ovako niskim frekvencijama ne možemo čuti ništa što dolazi izvan zemaljske atmosfere, što ne znači da u svemiru ne postoje zračenja takvih frekvencija. Ona postoje, samo što ih naša atmosfera ne propušta, pa tako odbijeni, oni nikada ne dođu do nas. Objekt koji je na listi najlakše detekcije u našem najbližem svemiru, jeste Sunce. Ono je izvor radio signala veoma velikog nivoa i sporadično se taj nivo mijenja, što su i promjene na Suncu veće (pojavom pjega na primjer). Njegov spektar zračenja počinje na niskim frekvencijama (nekoliko stotina kHz), pa sve do nekoliko desetina GHz. Rađanjem Sunca izjutra, atmosfera se uzburkava poput oceana iznad kojeg bjesni oluja. Nivo pozadinskog signala se povećava. Ovo uvjetuje da ne možemo lako primati postaje koje smo očekivali na kratkim valovima, ili da one jednostavno dolaze veoma jakim signalom, da bi slijedećeg trenutka nestale, pa se opet pojavile itd. Ovo nestajanje i pojavljivanje, događa se zbog promjena u zračenju Sunca. Pravilne analize promjena Sunčevog zračenja mogu biti dobivene upravo slušanjem neke od postaja na drugom kraju svijeta. Ionosfera ima mogućnost, da kao provodljivi sloj atmosfere, odbija valove određenog opsega. To je kratkovalni opseg, od 1-30 MHz. Jačinom Sunčevog zračenja, ionosfera mijenja svoju visinu, a samim time i kut odbijanja valova jake radio postaje na drugom kraju planete. Jednostavan eksperiment: ukoliko na kratkim valovima pronađete neku postaju, kojoj nivo signala snažno varira, znači da je dio ionosfere od kojeg se odbija njen val koji do nas dolazi, pod jakim utjecajem Sunčeve aktivnosti. Dakle, neposredno smo već detektirali Sunčevu aktivnost i u tim trenucima već, mi koristimo radio teleskop za detekciju postaje koju slušamo; preko nje, otkrivamo ponašanje ionosfere (SID-Sudden Ionospheric Disturbances), a pomoću nje, direktno aktivnost Sunca. Znači to što slušamo umjetni signal, ne znači da ga ne možemo koristiti kao jednostavan kalibrator pozadinskog šuma i uzimajući to u obzir, on je poželjan u ovakvoj situaciji. BBC radio emisije i ne sanjaju koliko pomažu u detekciji nivoa Sunčevog zračenja, emitiranjem vijesti tijekom dana ili noći, u najrazličitijim dijelovima svijeta. Uređaji i oprema Sunce se može detektirati vrlo jednostavnom aparaturom. Radio teleskop za tu svrhu ne može detektirati Sunce malom štap antenom kakvu svi imamo na krovu svog automobila. Potreban je neki tip usmjerene antene. Najčešće je to dipol, dugačka žica, kojoj je dužina proračunata kao rezonantna za frekventni opseg koji namjeravamo slušati. Još je bolje ako postavimo nekoliko takvih dipol antena jednu do druge i sve povežemo zajedno, jer je time veća ukupna površina, koja odgovara na zračenje. Dipol antena je pogodna i iz razloga što je najjednostavnija i najjeftinija antena za radio teleskop. Postoje i daleko bolje antene, strogo usmjerene, tipa Yagi ili Qubical Quad, kao i Quagi (hibrid ove dvije), a zatim tanjuraste antene koje svi znamo sa krovova, a dio su satelitske opreme. Antena u sklopu radio teleskopa, može biti shvaćena kao objektiv optičkog teleskopa. Prijemnici mogu biti klasični, za kratke valove, što osjetljiviji, to bolje. Stari prijemnici su imali loš prijem na gornjem dijelu kratkovalnog opsega (15-30 MHz), pa nisu povoljni za snimanja ove vrste. Noviji prijemnici su dovoljno osjetljivi za detekciju Sunca i obližnjih planeta. Predpojačalo prijema nije loša opcija, ukoliko koristite lošiji prijemnik. Ukoliko je noviji, najvjerojatnije vam neće trebati, naročito kod komunikacijskih prijemnika, namijenjenih radio operatorima. Kako slušati? Slijedeće je odabir frekvencije slušanja. Kako bismo anulirali smetnje nastale umjetnim signalima, potrebno je odabrati, u svrhu slušanja Sunca, jednu od frekvencija gornjeg dijela kratkovalnog opsega, na kojem postoji što manje difuznih postaja. Jednostavno okrećemo skalu našeg radio prijemnika do onog mjesta, na kojem je nivo signala najmanji, kao i priljev zvukova koji su umjetnog porijekla. Standardno dobra frekvencija na kratkim valovima za ovu svrhu, je ona na 20.100 MHz, koja je ostavljena kao čista upravo za radio astronomiju. Naravno, uslijed aktivnosti Sunca, može se očekivati priljev stanica koje će ulaziti i u neke od harmoničnih frekvencija u ovom opsegu, pa tako ukoliko se to dogodi, skalu prijemnika treba pomicati dok ne dođemo do čiste frekvencije, onoliko koliko to dozvoljava opseg antene, tj njezina usklađenost sa prijemnikom. Nakon toga, potreban nam je uređaj za analizu. Ovdje se redovno koristi neka vrsta uređaja za snimanje, poput magnetofona. Kasnije se taj snimak propušta kroz audio procesor računala i vidi na ekranu u softveru koji pokazuje ili spektralnu analizu ili promjenu u nivou signala. Naravno, računalo može snimati audio zapis direktno na tvrdi disk. Obično se u ovu svrhu koriste starija računala, kojima je nivo buke koju stvara unutrašnja elektronika, smanjen na minimum, uslijed prirode elektronske konfiguracije. Softver je redovno jednostavan audio spektralni analizator, koji pokazuje zračenje ulaznog audio signala u audio karticu. Dakle audio izlaz prijemnika se spaja sa mikrofonskim ulazom audio kartice na računalu i direktno očitava vrijednost signala na njemu, bilježi zapis i kasnije čuva i analizira. Ovo su osnovni elementi radio teleskopa za detekciju Sunca na kratkim valovima. Osnovni elementi su isti kod svih tipova radio teleskopa, s tom razlikom što postoje modifikacije u obliku antena i kvalitetu elektronike, kao i dodaci zbog kompleksnosti rasta željene prijemne frekvencije. Da biste dobili predodžbu kako to izgleda, odabrali smo za vas svojevrsnu kompilaciju, "zvukoteku" glasova iz svemira u kojoj ćete moći poslušati kako to zvuči i vidjeti kako izgleda. Dakle, prije nego nastavite dalje čitati, uključite zvučnike na vašim računalima, jer osim slika i tekstova, ovaj puta ćete i slušati informacije koje vam prezentiramo. Jeste? OK, idemo u avanturu slušanja simfonije iz svemira. Simfonija Sunca Kako smo rekli, Sunce je najveći izvor elektromagnetskog zračenja na nebu i zrači u svim dijelovima spektra. Onako kako ga vidimo blještavog u vidljivom dijelu spektra, isto tako je blještav i u radio opsegu. No, ovo je samo uvjetno rečeno. To je zato što je Sunce nama najbliži jaki izvor zračenja. Najbliža zvijezda. Postoje mnogi drugi izvori zračenja u svemiru i to neusporedivo jači, no zbog njihove velike udaljenosti, mi ih ne doživljavamo takvima. Zbog toga je opažanje Sunca moguće s vrlo malim instrumentima, kako za optički dio spektra tako i za radio opseg. Za usporedbu, pogledajmo kako Sunce izgleda u optičkoj vidljivosti, dakle onako kako ga vidimo očima kroz teleskop opremljen posebnim zaštitnim filtrima. Na slici je Sunce kako izgleda ovoga trenutka. Slika se mijenja nekoliko puta dnevno.
U optičkom dijelu spektra na ovoj slici, možemo vidjeti Sunčevu fotosferu temperature oko 6 tisuća stupnjeva. Sada pogledajmo kako Sunce izgleda u radio spektru:
Slika prikazuje Sunce snimljeno 11. travnja 1999. godine, na valnoj duljini od 4.6 GHz, odnosno 6 centimetara, napravljenoj pomoću the Very Large Array radiotelescope u New Mexico. Rezolucija koju prikazuje slika je 12 lučnih sekundi što znači da je najmanji detalj na površini Sunca koji možemo raspoznati veličine 8400 kilometara. Svjetlije površine na slici, u crvenoj boji, prikazuju mjesta temperature od 1 milijun stupnjeva. To su ujedno i vrlo jaka magnetska polja na Suncu. Zelene površine prikazuju mjesta gdje je Sunčeva atmosfera vrlo gusta ali nije toliko vruća. Sunčev disk koji vidimo na slici prikazuje temperaturu od 30 tisuća stupnjeva, no tamno plavom bojom prikazana su područja koja su nešto niža od te temperature. Tamno plava pruga pri dnu slike prikazuje pojavu zvanu kanal filamenta koja označava vrlo tanku atmosferu i granicu južnog Sunčeva pola za taj dan. Zanimljivost je da ovakvi radio snimci prikazuju veće Sunce nego što ga vidimo u optičkom spektru. U radio spektru Sunce je veće za 20 tisuća kilometara. Primjer detekcije Sunca Počinjemo primjerom radio detekcije Sunca na kratkom valu upotrebom jednostavnog radio teleskopa. Taj teleskop, u našem slučaju sadrži osnovne elemente neophodne za detekciju, usmjeravanje, snimanje i analizu podataka. Korištena je troelementna "Yagi beam" antena, za opseg od 25 MHz do 30 MHz, dakle za gornji dio kratkovalnog opsega. Ona je upravo pogodna za ovakva snimanja, iz razloga njezine stroge usmjerenosti na željeni objekt, kao i anuliranjem svih signala koji dolaze iz drugih pravaca, uključujući i zadnju polusferu.
Prijemnik koji je idealno poslužio za ovu svrhu, iako nije profesionalni radio astronomski, pa čak ni uobičajeni komunikacijski prijemnik novije proizvodnje, pokazao je izvrsnu osjetljivost. U pitanju je model SONY ICF-7600D. Prijemnik je vrlo poznat i podaci o njemu se lako mogu pronaći na Internetu. Za ova snimanja, on je korišten takav kakav je, dakle bez bilo kakvih modifikacija.
Ako imate brzi pristup Internetu, možete iskoristiti nekoliko korisnih softvera, koje su koristili i autori ovoga teksta, za snimanje i analizu. U pitanju je nezaobilazni "RadioSkyPipe", koji možete skinuti besplatno na web stranici Radio-SkyPipe Strip Chart Program kao i analizator spektra sa stranice DL4YHF's Audio Spectrum Analyser. Nakon instalacije, možete analizirati neke od fileova koje vam prilažemo, u svrhu boljeg uvida. Isti softverski paket ćete koristiti i kada počnete s mjerenjima.
Audio snimak koji možete čuti i signal file, je vrlo sličan idućoj slici. Naravno, većina će se zapitati što znače sve ove krivulje?
Kako biste se što lakše snašli u detekciji Sunca, olakšali smo vam posao tako što smo ga detektirali usmjeravajući antenu isprva prema sjeverozapadu, kako bismo je doveli u pravac "najhladnijeg" signala, odnosno njegove najniže vrijednosti. Nakon toga, slijedilo je podizanje antene direktno prema Suncu (kada je najjači očekivani signal bio detektiran), a nakon kratkog vremena, opet je vraćena u položaj prema sjeverozapadu. Dijagram sadrži osnovna objašnjenja o položaju antene, kao i nivoe u veličini signala, podešavanjem antene prema Suncu. Iduća slika prikazuje sličan snimak, također prelazak antene jednom preko pravca Sunca, ali ovaj puta snimljenog analizatorom spektra. Vidi se sličnost. Gledajući sliku i slušajući audio snimak koji smo vam prezentirali, možete lako čuti iznenadno pojačanje signala, a zatim, nakon nekog vremena, njegovo ponovno spuštanje na nivo pozadinskog šuma. Ono što je naročito uzbudljivo u svemu ovome, je činjenica da sada zaista možete čuti signale sa Sunca. Kako se antena podiže, sva moguća zemaljska buka prestaje i mi čujemo isključivo Sunčeve melodije. U tijeku spuštanja antene, Sunčevo zračenja popušta, da bi ustupilo mjesto umjetnim radio signalima koji putuju preko čitave zemaljske kugle. Slušajte pozorno i čut ćete ovo o čemu govorimo. Usporedite to s grafikonima.
Frekvencija snimanja, bila je u dobro poznatom radio-amaterskom opsegu od 28 MHz), odnosno na frekvencijama valne duljine oko 10 metara. Jeste li uspjeli čuti pojačanje signala? Ako jeste, onda će vam se slijedeći snimak još više svidjeti. Ovaj puta, antena je usmjeravana prema, i od Sunca, u pravilnim i znatno bržim razmacima, više puta. Na ovaj način, možete direktno čuti zaista signale sa Sunca, po prvi puta i bez ikakvih utjecaja umjetnih radio valova.
Naglašavamo da obratite pozornost, nakon nekoliko slušanja, na to da će se u nekoliko navrata, nakon smanjivanja signala, pojaviti i pucketanje u zvučniku (slično onome kada pečemo kokice). Ovo je znak popularnog "sferika" ili atmosferika, koji nastaje elektrostatičkom naelektriziranošću atmosfere. Primjećuje se tek kada je signal sa Sunca oslabio, što je direktan pokazatelj snage Sunčeva zračenja, koje je toliko jako, da kroz njega ne može proći niti ovaj "lokalni signal" sa Zemlje. Na ovoj snimci, uočit ćete istu pravilnost kao na sljedećoj slici. Puno je lakše kada znate što zaista treba slušati, zar ne?
Ovo je period slabe Sunčeve aktivnosti. Ukoliko bismo na snimcima vidjeli nagla podizanja signala uz zaglušujuću buku šumova, ovo bi bio znak Sunčevih eksplozija, a također znaju biti i odraz Sunčevih pjega. Za razliku od velikog broja daljih objekata u svemiru, čija je "pjesma" dosta jednolična, Sunce nam svakoga dana priređuje nešto novo i vrlo ga je zabavno slušati, da ne govorimo o tome da ima jako veliki znanstveni značaj, o čemu ćemo govoriti drugom prilikom. Na sljedećoj slici, vidi se detalj istog pozicioniranja antene kao s prethodne slike, samo što je u pitanju naredni snimak, načinjen na analizatoru spektra, umjesto na signal metru:
Simfonije planeta Nakon Sunca, prijeđimo i na planete. Dva su nam posebno zanimljiva, i oba spadaju u planete divove. Naravno, riječ je o Jupiteru i Saturnu. - glasovi s Jupitera Jupiter, najveći planet u Sunčevom sustavu. Zrači više energije u svemir nego li je prima od Sunca. To pokazuje da ima aktivnu jezgru u kojoj se stalno događaju procesi koji poput velikog radijatora zrače svuda u svemirski prostor. Naime, da je Jupiter u ranoj fazi stvaranja Sunčeva sustava, prilikom formiranja planeta uspio prikupiti još više materije, svi su izgledi da bi Sunčev sustav bio dvojni sustav, s dvije zvijezde, jer je bio na pravom putu da upravo to i postane - zvijezda. No, ta mu sudbina ipak nije bila namijenjena pa se morao zadovoljiti titulom najvećeg planeta u Sunčevom sustavu. Koristeći radio za astronomska istraživanja, u vrijeme kada je ova vrsta proučavanja svemira još uvijek bila u povoju, Bernard Burke i Kenneth Franklin sa "Carnegie Institution" u Washinton D.C. otkrili su da je planet Jupiter snažan izvor radio zračenja. Za usporedbu, uz sliku Jupitera u vidljivom spektru, kakvu smo vidjeli nebrojeno puta, pogledajte sliku tog istog planeta, ali u radio spektru. Jasno se uočavaju "izrasline" s obje strane kao i plava "aura" oko planeta. Doista neuobičajena slika.
Mnogi radio operatori su već više puta čuli Jupiter na svojim
prijemnicima, da bi ga tek u posljednje vrijeme počeli slušati
namjenski, kasno noću, kada je visoko na nebu. Jupiterove oluje
dolaze na Zemlju u vidu radio lasera koji nastaje u blizini njegovih
magnetnih polova. Laseri koje koristimo na Zemlji, drugačiji su i
načinjeni su umjetno. Jupiterovi laseri su prirodni i čini ih
interakcija plazme (ionizirani plin) i magnetnog polja. Ovaj proces
se zove "ciklotron maser mehanizam". U periodu njegovih oluja,
Jupiter može slati jače signale od Sunca prema Zemlji.
Kada počnemo pratiti Jupiter, ne trebamo se nadati da ćemo čuti
nešto glasno poput glazbe. Možemo slušati statiku satima, sve dok se
ne pojavi iznenadni porast signala, praćen karakterističnim zvukom.
Ni jedna od oluja nije slična prethodnoj, što čini slušanje još
zanimljivijim. Ovaj puta ćemo se zadržati na radio zračenjima i poslušati kakvi se sve zvukovi mogu čuti s ovoga golemog planeta. Pa poslušajmo onda što nam to Jupiter govori. Na slijedećim snimcima, čujemo dvije vrste zračenja koja mogu biti detektirana na zemlji: "L" i "S" eksplozije nastale na Jupiteru. L i S su skraćenice od "Long duration" i "Short duration", ili dugog trajanja i kratkog trajanja. Vjerovanje je astronoma da L burst nastaje moduliranjem visokofrekventnih valova s planeta, sunčevim vjetrom. S burst je odraz dekametrične oluje s Jupitera i veoma je sličan statičkom pražnjenju koje obično možemo čuti na našem planetu na niskim frekvencijama. I osim što izgleda impozantno, tako se i čuje, spomenute aktivnosti u njegovoj nutrini mogu se jasno detektirati radio teleskopima. Isto tako, u njegovoj gustoj atmosferi neprestano vladaju ogromne oluje koje su popraćene atmosferskim pražnjenjima. Neke od njih sa Zemlje se prate već stoljećima, poput Velike crvene pjege koja je ciklonsko vrtloženje koje traje stoljećima. Njezino pravo porijeklo još uvijek je predmet znanstvenih istraživanja.
Osim sa Zemlje, Jupiterova zračenja zabilježile su i svemirske letjelice koje su prolazile u njegovoj neposrednoj blizini i poslale nam goleme količine neprocjenjivo vrijednih podataka. Prve od tih podataka poslale su legendarne letjelice tipa Voyager.
- glasovi sa Saturna Drugi po veličini planet Sunčeva sustava, osim što ima prekrasne prstene i izgleda veličanstveno, ujedno je i najlakši planet. Naravno, i ovo je uvjetno rečeno. Naime, kako se sastoji većinom od vodika 93% i helija 5% te nešto ostalih spojeva, da ga kojim slučajem možemo staviti u vodu, plutao bi na njoj poput stiropora. Iako mu atmosfera ne izgleda tako dramatično kao Jupiterova, ne znači da Saturn nije aktivan planet. I u njegovoj se atmosferi događaju atmosferske turbulencije, a na slici vidimo i sjaj Saturnove aurore, polarne svjetlosti.
Ispod se nalazi slika Saturna u radio opsegu, no za razliku od Jupiterove, ova je ipak više slična onoj iz optičkog dijela spektra.
Saturn se ne čuje na Zemlji već samo iz neposredne blizine tako da su prvi snimci načinjeni pomoću letjelica koje su mu se dovoljno približile. Slično kao što se pojačanje šumova na prijemnicima povećava početkom ljeta s pojavom prvih oluja na Zemlji, slično se događa i na Saturnu, pojavom njegove aurore. Pojačanjem intenziteta sunčevog vjetra, pojačava se i intenzitet radio zračenja sa Saturna. Ona nastaju u saturnovoj aurori, koja se ponaša slično onoj koju možemo vidjeti na Zemlji. Ovo je bilo očekivano, uzimajući u obzir ponašanje zemaljske aurore i s njom povezanog pojačanog radio zračenja u atmosferi. Ova istraživanja su veoma mlada i do zaključaka o povezanosti aurore na Saturnu, s njegovom snažnom radio emisijom, znanstvenici su došli snimanjem Saturna letjelicom Cassini, a otuda dolaze i snimci čije primjere vam predstavljamo. Ono što se čuje, je odgovor Saturnove magnetosfere na influencije sunčevog vjetra. Utvrđeno je također da njegova radio rotacija varira s vremenom. Poslušajmo sada kako zvuči Saturn.
Donji snimak pokazuje zračenje snimljeno Cassinijevim instrumentom radio and plasma wave science instrument. Na priloženoj slici možemo vidjeti da se radi o vrlo bogatom zračenju sa puno varijacija. To se može također i čuti jer audio snimak pokazuje da je riječ o posve drugačijem zračenju od svih koje smo do sada slušali. Na slici vidimo tri izdvojena signala, što se jasno čuje ne audio snimci u obliku tri izdvojena visoka tona.
Jedan malo drugačiji snimak ima i drugačije karakteristike. Ovo je prikaz zračenja sa Saturna u periodu od 27 minuta, ali je komresiran u svega 73 sekunde. Vidimo 516 sampleova u 332 linije. Snimak je ubrzan i pruža sasvim drugačiji audio doživljaj.
A sada se uputimo u svemirska prostranstva, izvan Sunčeva sustava, pa poslušajmo najpoznatije i najupečatljivije svemirske brbljavce. Simfonije zvijezda - pjev pulsara Sve što smo do sada čuli, nije ni približno dramatično kao što je to slučaj s pulsarima. Što su pulsari? Oni su vrsta neutronskih zvijezda promjera desetak kilometara koje vrlo brzo rotiraju, čak i do nekoliko stotina puta u sekundi. 1967. godine astronomi su otkrili neobičnu kozmičku anomaliju - pulsar. Naša analiza ovog fenomena nas je odvela do mogućeg objašnjenja njegove prirode. Vjeruje se da je pulsar ostatak neutronske zvijezde, takozvanog "Bijelog patuljka". Neutronska zvijezda iznenada eksplodira, što rezultira supernovom. Eksplozija je inicirana kada njezino gravitacijsko polje sabije zvjezdanu materiju. Zvjezdana masa pod pritiskom pretrpi dramatično povećanje interne kutne rotacijske nestabilnosti u svojoj jezgri, na taj način kreirajući masu koja održava kutni moment kako se promjer zvijezde smanjuje. Ovo rezultira neutronskom zvijezdom velike gustoće, a malog promjera, obično ispod 20 kilometara, koja rapidno rotira. Rotacije pulsara su nevjerojatno ravnomjerne. Zvijezda zrači karakterističnim osobinama svoje jezgre koje ne učestvuju u internim nuklearnim reakcijama, okružene snažnim magnetnim poljem. Magnetno polje nastaje u jezgri i emitira snažne radio emisije. Prema dosadašnjim teorijama, radio valovi su emitirani fokusiranim snopom kroz vrlo uske kanale na sjevernom i južnom magnetnom polu neutronske zvijezde. Ova teorija, koja se zove "teorija svjetionika", predlaže zakošenost usklađenosti magnetnih polova u odnosu na rotacijsku os pulsara. Efekt ovoga, je uzak radio valni snop emitiran sa polova, koji se proteže rotacijski preko čitavog svemira, poput svjetlosti svjetionika. Mi na Zemlji tada primamo pulseve radio valova na frekvenciji koja je direktno proporcionalna rotacijskom periodu pulsara. Naravno, ovo znači da se pulsari ne mogu uvijek čuti, čak i ako naše antene usmjerimo strogo prema njima. Radio snop je uzak i zahtjeva da jedan od polova bude usmjeren prema Zemlji u tom trenutku, ili da Zemlja jednostavno prođe kroz jedan dio zračenja pulsara, koji emitira radio valove. Na sljedećim snimcima možemo čuti primjere pulsara, snimljenih radio teleskopima. Radio far koji odašilju, ima karakterističan ton, poput kuckanja. No, što je vrtnja pulsara brža, i taj ton je brži, a to se očituje višom frekvencijom tona. Ima tu svega, od laganog kuckanja sporih pulsara do gotovo vrištanja, onih koji se okreću stravičnim brzinama. Ovdje imate priliku čuti neke od njih, poslušajmo ih.
*** Eto, ovim audiovizualnim člankom pokušali smo vam prikazati jednu novu dimenziju svemira, kakvu nemate često prilike vidjeti ni čuti. Naravno, ovo je samo maleni dio radio astronomije. Pojednostavili smo ga do krajnosti kako bi bio razumljiv što većem broju čitatelja, jer da bismo se bavili ovom granom astronomije, trebamo imati puno (pred)znanja, od elektrotehnike do astrofizike. Nije cilj samo slušati zvukove iz svemira, treba ih znati pravilno protumačiti, a da bismo to mogli, trebamo imati i znanje, i iskustvo. Zato smo to prepustili stručnjacima, a mi im vjerujemo da je ovo što ste upravo čuli, vidjeli i pročitali, upravo tako. Naravno, uvijek ima onih koji bi o tome željeli saznati i nešto više, a za početak, predlažemo vam da svoju potragu za dodatnim znanjem započnete s ovih mjesta, tu ćete pronaći odgovore na sve što vas zanima iz područja radio astronomije. Radio astronomija Sunca
Solar sounds Radio astronomija planeta
Planet Jupiter Radio astronomija pulsara
Astronomska sekcija Fizikalnog društva Split Posebno se zahvaljujem mojem suautoru ovoga članka, gospodinu Nebojši Kovačević, čijom je visokom stručnošću i kompetentnošću ovaj članak dobio na vrijednosti. Bez njega, članak ne bi bio niti približno ovako bogat i zanimljiv! Nadam se da ćete imati prilike čitati još ovakvih članaka na Zvjezdarnici, koji će u potpisu imati njegovo ime. Imate li kakvih pitanja ili vas zanima radio astronomija, pridružite nam se na FORUMU ZVEZDARNICE i FORUMU AM gdje možete raspravljati o svemu što vas zanima. (02.07.2008.) 03.07.2008. Po mom misljenju jedan od najboljih naucno-popularnih tekstova o
radioastronomiji u nasem okruzenju. Sazet, upravo koliko treba,
strogo se drzi sustine teme ne gubeci pritom na informativnoj
vrednosti. Naprotiv. Autori su omogucili citaocu da prema svojim
mogucnostma prekoraci okvire testa i prosiri svoje znanje o ovoj
izuzetnoj grani astronomije. Slavko Stojanov
|
Radio astronomija i SETI projekat |
