Onderzoekers hebben de nieuwste draadloze technologie gebruikt om een ​​nieuwe radio-ontvanger voor astronomie te ontwikkelen. De ontvanger is in staat radiogolven op te vangen met frequenties over een bereik dat meerdere malen groter is dan conventionele, en kan radiogolven detecteren die worden uitgezonden door vele soorten moleculen in de ruimte tegelijk. Dit zal naar verwachting aanzienlijke vooruitgang mogelijk maken in de studie van de evolutie van het universum en de mechanismen van ster- en planeetvorming.

Interstellaire moleculaire wolken van gas en stof leveren het materiaal voor sterren en planeten. Elk type molecuul zendt radiogolven uit met karakteristieke frequenties en astronomen hebben emissies van verschillende moleculen gedetecteerd over een breed frequentiebereik. Door deze radiogolven te observeren, we kunnen leren over de fysische eigenschappen en chemische samenstelling van interstellaire moleculaire wolken. Dit is de motivatie geweest voor de ontwikkeling van een breedbandontvangstsysteem.

In het algemeen, het bereik van radiofrequenties dat gelijktijdig door een radiotelescoop kan worden waargenomen, is zeer beperkt. Dit komt door de kenmerken van de componenten waaruit een radio-ontvanger bestaat. In dit nieuwe onderzoek het team van onderzoekers van de Osaka Prefecture University (OPU) en de National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) heeft de bandbreedte van verschillende componenten vergroot, zoals de hoorn die radiogolven in de ontvanger brengt, het golfgeleidercircuit (metalen buis) dat de radiogolven voortplant, en de radiofrequentieomvormer. Door deze componenten te combineren in een ontvangersysteem, het team heeft een reeks gelijktijdig detecteerbare frequenties bereikt die meerdere malen groter zijn dan voorheen. Verder, dit ontvangstsysteem was gemonteerd op de OPU 1,85-m radiotelescoop in het Nobeyama Radio Observatorium van NAOJ, en slaagde in het vastleggen van radiogolven van werkelijke hemellichamen. Dit toont aan dat de resultaten van dit onderzoek zeer bruikbaar zijn bij daadwerkelijke astronomische waarnemingen.

"Het was een zeer emotioneel moment voor mij om de vreugde van het voor het eerst ontvangen van radiogolven van de Orionnevel met de leden van het team te delen, met behulp van de ontvanger die we hadden gebouwd, " zegt Yasumasa Yamasaki, een afgestudeerde OPU-student en de hoofdauteur van het artikel waarin de ontwikkeling van de breedbandontvangercomponenten wordt beschreven. "Ik heb het gevoel dat deze prestatie mogelijk is gemaakt door de medewerking van veel mensen die bij het project betrokken waren."

In vergelijking met de ontvangers die momenteel worden gebruikt in de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), de breedte van frequenties die gelijktijdig kunnen worden waargenomen met de nieuwe ontvangers is opvallend. Om de radiofrequenties tussen 211 en 373 GHz te dekken, ALMA gebruikt twee ontvangers, Band 6 en 7, maar kan er slechts één tegelijk gebruiken. In aanvulling, ALMA-ontvangers kunnen twee stroken frequentiebereiken met een breedte van 5,5 en 4 GHz waarnemen met behulp van de Band 6- en 7-ontvangers, respectievelijk. In tegenstelling tot, de nieuwe breedbandontvanger kan alle frequenties met een enkele eenheid dekken. In aanvulling, vooral in de hogere frequentieband, de ontvanger kan radiogolven in een frequentiebereik van 17 GHz tegelijk detecteren.

"Het was een zeer waardevolle ervaring voor mij om vanaf het begin tot de succesvolle observatie betrokken te zijn bij de ontwikkeling van deze breedbandontvanger, " zegt Sho Masui, een afgestudeerde student aan OPU en de hoofdauteur van de onderzoekspaper die de ontwikkeling van de ontvanger en de testobservaties rapporteert. "Op basis van deze ervaringen Ik wil me blijven inzetten voor de vooruitgang van de astronomie door middel van instrumentontwikkeling."

Deze breedbandtechnologie heeft het mogelijk gemaakt om de interstellaire moleculaire wolken langs de Melkweg efficiënter te observeren met behulp van de 1,85-m radiotelescoop. In aanvulling, het verbreden van de bandbreedte van de ontvanger wordt genoemd als een van de items met hoge prioriteit in de ALMA Development Roadmap, die tot doel heeft de prestaties van ALMA verder te verbeteren. Deze prestatie zal naar verwachting worden toegepast op ALMA en andere grote radiotelescopen, en om een ​​belangrijke bijdrage te leveren om ons begrip van de evolutie van het universum te vergroten.