Very Large Array alebo skrátene VLA je viacúčelové zariadenie umožňujúce pozorovanie a výskum astronomických objektov v oblasti rádiových vĺn. Bolo postavené v období od roku 1973 do 1980 pri meste Socorro v Novom Mexiku v USA a prevádzkuje ho National Radio Astronomy Observatory NRAO.Cieľom VLA sú predovšetkým galaxie, kvazary, pulzary, zbytky supernov, záblesky žiarenia gamma, hviezdy, Slnko, planéty, čierne diery alebo vodík, ktorý je jednou z dôležitých zložiek našej domovskej galaxie – Mliečnej cesty.
Obr.1: VLA v jednej z viacerých možných konfigurácií Zdroj: http://apod.nasa.gov/apod/
VLA sa v minulosti použilo aj na príjem signálu zo sondy Voyager 2 pri jeho prelete popri planéte Neptún a bolo preslávené filmom Contact z roku 1997, natočeným na motívy románu svetoznámeho popularizátora astronómie Carla Sagana. Napriek zakoreneným domnienkam verejnosti, toto univerzálne zariadenie sa nepoužíva v rámci programu SETI (Search for Extraterestrial Intelligence).
VLA pozostáva z 27 nezávislých, navzájom prepojených tanierovitých antén, ktoré spolu tvoria jeden veľký rádioteleskop. Každá z antén má tanier o priemere 25 metrov a váži 230 ton. Všetky sú zoradené pozdĺž ramien v tvare písmena ypsilon Y (Obr.1). Východné a západné rameno Y má maximálnu dĺžku 21 kilometrov, severné 18 kilometrov.
Obr.2: Detail jednej z 27 antén VLA. Ďalšie antény je vidieť v pozadí vľavo dole.
Antény (Obr.2) sa dajú umiestniť pozdĺž Y rôzne do rozličných konfigurácií. To dovoľuje VLA regulovať jeho rozlíšenie (schopnosť pozorovať detaily) a zorné pole (časť oblohy pozorovanú naraz). Prevoz antén umožňuje špeciálna lokomotíva a koľaje umiestnené pozdĺž ramien Y.
VLA využíva metódu interferencie rádiových vĺn zozbieravaných jednotlivými anténami na dosiahnutie maximálneho uhlového rozlíšenia totožného s rozlíšením jedného veľkého rádioteleskopu o priemere 36 kilometrov.
Nervovým jadrom VLA je kontrolné centrum, v ktorom operátori monitorujú činnosť VLA a implementujú astronomické pozorovacie programy. Ich chod sa zabezpečuje 7 dní do týždňa, 24 hodín denne, pretože rádiové pozorovanie nie je obmedzené dňom, nocou alebo počasím.
Pozorovanie VLA sa začína nasmerovaním rádiových kozmických vĺn do prijímača jednotlivých antén pomocou ich diskovitého taniera, subreflektora a takzvaného feedhornu (viď ďalej) (Obr.3).
Obr.3: Schéma antény VLA.
Rádiové vlny sa najprv odrazia od veľkého povrchu taniera smerom na subreflektor, odkiaľ sa opäť odrazia do jedného z ôsmych feedhornov umiestnených pri strede taniera. Feedhorn slúži na zoslabenie nežiadúcich rádiových signálov a jeho veľkosť závisí od vlnovej dĺžky pozorovaných rádiových vĺn (Obr.4).
Obr.4: Ukážka feedhornu a prijímača pre frekvenčné pásmo od 8.1 do 8.8 gigahertzov.
Za feedhornom je umiestnený prijímač, ktorý zosilní prijímaný signál niekoľko milión krát a odošle ho do kontrolného centra pomocou špeciálneho podzemného systému. V súčasnosti ho tvoria optické vlákna, pričom pôvodne pozostával iba z oceľovej trubice a drôtu stočeného v jej vnútri. Množstvo informácií, ktoré je možné týmto novým systémom preniesť, vzrástlo približne 100 násobne.
Obr.5: Schéma a rôzne informácie o anténe VLA.
Mechanická časť antény (Obr.5) pozostáva z hliníkových panelov taniera vyformovaných do parabolického tvaru s presnosťou 0.5 milimetra, navádzacieho systému smerujúceho anténu na pozorovací objekt (Video 1), chladiaceho systému prijímača a klimatizácie. Elektronika antény pozostáva z prijímača, ktorý je chladený na teplotu zhruba 18 kelvinov, aby sa zabránilo vplyvu vo vnútri existujúceho rádiového šumu na pozorovanie.
Srdcom VLA je digitálny prístroj nazývaný korelátor. Korelátor kombinuje dáta zo všetkých antén a robí ich prvotné spracovanie, ktoré neskôr umožní astronómom vyrobiť obrázok. Súčasný korelátor VLA dokáže spracovať od každej z antén 120 megabitov informácií za sekundu. Všetky VLA dáta naakumulované za posledných 30 rokov, dokopy približne 2 terabajty, dokáže tento korelátor spracovať za 100 sekúnd.
Zastaralé technológie VLA sú od roku 2001 až doteraz nahradzované novým softvérom a elektronikou. Od začatia týchto prác sa VLA nazýva aj eVLA, alebo extended VLA. Tento upgrade bude čoskoro dokončený, pričom novonainštalované prvky zvyšujú schopnosti tohto rádioteleskopu mnohonásobne už dnes. Tento vynovený Very Large Array sa preto 31.3.2012 oficiálne premenoval na Karl G. Jansky VLA na počesť objaviteľa rádiového žiarenia z vesmíru (rok 1932).
eVLA alebo v súčasnosti už Karl G. Jansky VLA je 10x krát citlivejšia a pokrýva kompletne celé frekvenčné pásmo od 1 do 50 gigahertzov, čiže zhruba 4x viac ako jeho predchodca, pôvodná VLA.
V blízkosti centra pre návštevníkov VLA je vybudovaný nový rádioteleskop LWA Long Wavelength Array (Obr.6), zariadenie umožňujúce pozorovania v oblasti nízkych frekvencií od 10 – 88 megahertzov V tejto frekvenčnej oblasti môžu napríklad extrasolárne planéty žiariť intezívnejšie ako ich materské hviezdy, čo by mohlo umožniť ich priame pozorovanie.
Obr.6: LWA alebo Long Wavelength Array
Osobne som mal možnosť vidieť VLA v decembri 2012 a z mojich fotografických snímok som vám pripravil tento album. Enjoy.
Zdroj:
Karl G. Jansky Visitor Center, New Mexico, US
http://deepspace.jpl.nasa.gov/dsn/history/dsn67.html – VLA a Deep Space Network
http://www.nrao.edu/pr/2012/jansky/ – Karl G. Jansky VLA
http://www.nrao.edu/pr/2012/rededicate/ – Karl G. Jansky VLA
http://www.aoc.nrao.edu/evla/ – eVLA
http://www.nrao.edu/index.php/about/facilities/vlaevla VLA-eVLA
http://wikipedia.com
http://www.phys.unm.edu/~lwa/index.html LWA
http://www.phys.unm.edu/~lwa/Connect_episode_107.mp4 LWA