Az utolsó feltáratlan égbolt
(Rovat: Űrcsillagászat Európában, Távoli világok kutatói - 2011.02.25 08:15.)

Az univerzumot – nem kis részben űreszközök segítségével – már az elektromágneses hullámok mindegyik tartományában meg tudták figyelni a csillagászok, egy kis kivétellel. Ennek a hiánynak a pótlására készült nemrég egy olcsó műholdrendszert bevetni kívánó európai terv.

A SURO (Space based Ultra long wavelength Radio Observatory) projektjavaslat a Holland Rádiócsillagászati Intézet (ASTRON) vezetésével állt össze, és tavaly decemberben nyújtották be az Európai Űrügynökség (ESA) felhívására. A 2015-2025 közötti időszak európai tudományos űreszközeire vonatkozó Cosmic Vision programban – a javaslat sikere esetén – a 30 MHz alatti rádiófrekvenciák tartományában olcsó, kötelékben repülő, kis műholdakon elhelyezett antennákból álló hálózat térképezhetné fel az egész égboltot.

(Kép: ASTRON / DARIS / FIRST)

De miért épp rádió, és miért 30 MHz frekvencia alatt (vagyis 10 m hullámhossz fölött)? Először is: a világűrből, a Földön kívülről érkező elektromágneses sugárzás számára a légkör csak bizonyos tartományokban átlátszó. (Az élet szempontjából nem is baj, hogy a légkör megvéd bennünket például a nagyenergiájú gamma-, röntgen- vagy ultraibolya sugárzástól.) A felszínig csak a látható fény keskeny tartománya, valamint a legtöbbféle rádiósugárzás jut el viszonylag akadálytalanul – a leghosszabb rádióhullámok (az alábbi grafikon jobb szélén) viszont már nem. A felszínről elérhetetlen tartományokban magas hegyekről, ballonokról, rakétákról, repülőgépekről (pl. infravörös), vagy a légkörön túlra helyezett űrtávcsövekről (infravörös, ultraibolya, röntgen- és gamma-tartomány) tudnak megfigyeléseket végezni a csillagászok.

A földi légkör elnyelő képessége az elektromágneses hullámhossz függvényében. A különböző fő tartományok balról jobbra: gamma, röntgen, ultraibolya, látható fény (a szivárványszíneknél), infravörös és rádió. (Kép: NASA)

Az alacsony rádiófrekvenciák (vagyis a leghosszabb hullámok) esetén egyrészt a földi légkör külső, elektromosan töltött részecskékből álló rétege, az ionoszféra jelent áthatolhatatlan akadályt (kb. 10 MHz frekvencia alatt). Másrészt az ionoszféra zavarai, valamint az ember okozta rádió-interferencia (háttérzaj) a valamivel magasabb frekvenciákon is lehetetlenné teszi az érzékeny csillagászati megfigyeléseket. Ezért lenne érdemes az űrbe menni – először a Föld körüli pályára, később talán ideálisabb körülmények közé, a Hold túlsó oldalára (ilyen tervek is léteznek hosszú évek óta). Nem véletlen, hogy a 30 MHz alatti tartományban az égbolt gyakorlatilag a mai napig ismeretlen számunkra.

Az 1973 és 1975 között a Hold körüli pályán működött RAE-B, 230 m hosszú antennaelemeivel. (Fantáziakép: NASA)

Utoljára az 1970-es évek közepén repült olyan űreszköz, a RAE-B (Radio Astronomy Explorer-2, más néven Explorer-49), amely egyáltalán megkísérelt valamit észlelni. Mivel egyetlen űreszközről volt szó, a megfigyelések felbontása csapnivaló volt. Emlékeztetőül: a csillagászati távcsövek felbontása annál jobb, minél nagyobb a frekvencia és a berendezés átmérője. Ezeknél az alacsony frekvenciáknál csak akkor lehet „élvezhető” felbontást előállítani, ha meglehetősen távoli antennákat üzemeltetnek egyetlen, ún. interferométeres hálózatban. A SURO terve épp ezt kínálja.

Kezdetben 5-8 együttműködő űreszközről volna szó. Közülük egy volna egy központi „anyaműhold”, amely a mérési adatok előfeldolgozását végezné és a földi irányítókkal tartaná a kapcsolatot. A „csapatban” a műholdakon három merőleges térbeli irányban elhelyezett dipólantennák kapnának helyet. A rendszer legtávolabbi elemei között kb. 100 km-es távolságok lennének, ami biztosítja az interferométer jó szögfelbontását. A rendszer elvben bővíthető is lenne, ami újabb tudományos lehetőségeket nyújtana. A javasolt projekt technológiai érdekessége a kötelékrepülés. Bár kis számú műholddal eddig is folytak ilyen kísérletek, a technológia még messze nem tekinthető rutineljárásnak. A rádió-interferométeres mérések értelmezéséhez pedig pontosan kell majd ismerni az egyes műholdak egymáshoz viszonyított pillanatnyi helyzetét.

A világegyetemre megnyíló „új ablak” kétségtelenül egy sor új, sőt váratlan felfedezéssel is kecsegtet, a csillagászat számos területén. A SURO elsősorban feltérképezné az egész égboltot, mintegy 0,6 ívperces felbontással. A becslések szerint egy év leforgása alatt mintegy félmillió sugárforrást katalogizálna 30 MHz-en. Detektálhatná a Naprendszer bolygóinak (pl. a Jupiternek) a magnetoszférájában bekövetkező rádiókitöréseket. Ha létezik ilyen jelenség sokkal nagyobb teljesítménnyel, távoli exobolygókon, azoknak a felfedezése is lehetővé válna. A napszél, a helioszféra, az űridőjárás kutatói is hasznát vehetnék a műholdhálózatnak. Az eddiginél nagyobb távolságig lehetne követni például a koronakitöréseket. A távolabbi univerzumban a rádiógalaxisok legrégebbi struktúráit lehetne megfigyelni, amelyek ezeknek a különleges objektumoknak a múltjáról, fejlődéséről árulkodnának.