Πώς φαίνεται ο ουρανός στα ραδιοκύματα;

Η ραδιοαστρονομία αποτελεί κλάδο της παρατηρησιακής αστρονομίας, ο οποίος μελετά τα ουράνια σώματα που εκπέμπουν στα ραδιοκύματα. Υπάρχουν αρκετές πηγές οι οποίες εμφανίζουν έντονη ραδιοεκπομπή, όπως ο Ήλιος, Αστέρες Νετρονίων, Εκρήξεις Υπερκαινοφανών, Ενεργοί Γαλαξιακοί Πυρήνες κ.α.

Σε αντίθεση με τα οπτικά τηλεσκόπια, τα οποία παρατηρούν στο ορατό μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος (μήκη κύματος μεταξύ 400 έως 700 nm), τα ραδιοτηλεσκόπια “κοιτούν” τον ουρανό σε μήκη κύματος της τάξης εκατοστών έως μέτρων.

Ένα σημαντικό πλεονέκτημα των ραδιοαστρονόμων -που δεν υπάρχει σε όλα τα μήκη κύματος- είναι η ατμοσφαιρική διαπερατότητα: η ατμόσφαιρα  επιτρέπει σε ένα πολύ μεγάλο εύρος συχνοτήτων που αντιστοιχούν στα ραδιοκύματα να “φτάσει” στην επιφάνεια της Γης. Οπότε, δεν είναι αναγκαία η τοποθέτηση κεραιών στο διάστημα όπως συχνά γίνεται με ανιχνευτές φωτονίων σε άλλες συχνότητες.

Σε αντίθεση με μία παραδοσιακή φωτογραφία που λαμβάνεται με οπτικά τηλεσκόπια, η συγκεκριμένη σύνθεση δεδομένων αποτελεί μία ψευδοχρωματική απεικόνιση, αναδεικνύοντας την κατανομή ουδέτερου υδρογόνου (υδρογόνο το οποίο δεν έχει διεγερθεί) στον ουράνιο θόλο.

Η γραμμή εκπομπής του υδρογόνου στα 21 cm¹ σχετίζεται με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που παράγεται. Η συχνότητα της εκπομπής αντιστοιχεί στα 1420 ΜHz (1 MHz=10⁶ Hz), ανήκει δηλαδή στα ραδιοκύματα, αποτελώντας τη γνωστότερη φασματική γραμμή μεταξύ των ραδιοαστρονόμων.      

Με κίνητρο τα παραπάνω, κατασκευάσαμε το Ελληνικό ραδιοτηλεσκόπιο PICTOR: ένα όργανο ανοικτού κώδικα, το οποίο επιτρέπει σε όλους να παρατηρήσουν  ζωντανά τον ουρανό στα ραδιοκύματα, μέσω της εύχρηστης διαδικτυακής του πλατφόρμας εντελώς δωρεάν. Ο σκοπός αυτής της προσπάθειας είναι να εισαχθεί το ευρύ κοινό στις έννοιες του ραδιοκυματικού ουρανού. Με αυτό τον τρόπο, η ραδιοαστρονομία προάγεται χωρίς την ανάγκη κατασκευής ενός μεγάλου και ακριβού ραδιοτηλεσκοπίου από το χρήστη.

Μέχρι σήμερα, το PICTOR έχει πάνω από 3500 παρατηρήσεις από περισσότερους από 800 ξεχωριστούς χρήστες σε όλο τον κόσμο. Έχει αναγνωριστεί από τη Διεθνή Αστρονομική Ένωση (IAU) για τον εκπαιδευτικό του ρόλο σχετικά με τη διάδοση της αστρονομίας στο ευρύ κοινό. Πρόσφατα πραγματοποιήσαμε την πρώτη ραδιο-χαρτογράφηση του ουρανού στην Ελλάδα (Εικόνα 1).

Η πλατφόρμα του ραδιοτηλεσκοπίου PICTOR είναι προσβάσιμη στην ιστοσελίδα: https://www.pictortelescope.com

1. Όταν τα ηλεκτρόνια των ατόμων μεταβαίνουν από μία διεγερμένη σε μία αποδιεγερμένη κατάσταση απελευθερώνονται φωτόνια συγκεκριμένου μήκους κύματος ανάλογα με την ενεργειακή διαφορά των δύο καταστάσεων. Υπάρχει μία ιδιαίτερη περίπτωση στο άτομο του υδρογόνου που το ηλεκτρόνιο δεν έχει μεταβεί σε μεγαλύτερη ενεργειακή στάθμη αλλά απλά παρουσιάζει είτε παράλληλο είτε αντιπαράλληλο σπιν με το πρωτόνιο του ατόμου. Αυτές οι δύο καταστάσεις έχουν μία μικρή ενεργειακή διαφορά η οποία αντιστοιχεί σε ένα φωτόνιο μήκους κύματος 21cm που είναι πολύ χαρακτηριστικό στην ραδιοαστρονομία. Το υδρογόνο, όμως είναι το πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν με αποτέλεσμα να παρατηρούμε αυτήν την χαρακτηριστική γραμμή, παρόλο που αυτή η μετάβαση είναι πολύ σπάνια.