Sydafrika håller på att bli ett av världens viktigaste nav för radioastronomi, tackar till stor del för sin roll som medvärd för Square Kilometer Array (SKA). Nu presenteras ett nytt teleskop som kommer att byggas på SKA South Africa -platsen i Karoo. Projektet Hydrogen Intensity and Real-time Analysis eXperiment (HIRAX) är ett internationellt samarbete som leds av forskare från University of KwaZulu-Natal. The Conversation Africa chattade med projektledaren professor Kavilan Moodley om HIRAXs vetenskapliga mål.

Vad kommer HIRAX att göra, och hur?

Det är en interferometermatris som kommer att bestå av 1024 6-meters rätter. Interferometer -matriser är riktigt coola eftersom de kombinerar signaler från många teleskop för att ge upplösningen av ett större teleskop.

HIRAX har två huvudvetenskapliga mål:att studera utvecklingen av mörk energi genom att spåra neutral vätgas i galaxer, och för att upptäcka och lokalisera mystiska radioblixtar som kallas snabba radiostopp.

Mörk energi är en mystisk kraft som driver den accelererade expansionen av vårt universum. HIRAX kan studera det med en unik kosmisk linjal från naturen, kallas baryon akustiska svängningar. Dessa genererades i det mycket tidiga universum, som var en varm och tät soppa av partiklar och ljus. Små oegentligheter gav upphov till ljudvågor i denna ursoppa.

Dessa vågor bar materia medan de reste till en tid då materia och ljus separerade, fördela materia i ett mycket karakteristiskt mönster. Neutral vätgas är en stor spårare av universums materiefördelning. Detta neutrala väte avger en signal vid 1420 MHz, som ligger inom frekvensområdet som används av mobilnät och UHF -tv -kanaler; signalen sträcks till lägre frekvenser när universum expanderar.

HIRAX kommer att fungera mellan 400 och 800 MHz så att det kan kartlägga neutralt väte i universum för mellan 7 och 11 miljarder år sedan. Att studera egenskaperna hos mörk energi under denna tid har potential att riva upp dess egenskaper, eftersom detta är en viktig tid då mörk energi blev den primära komponenten i universum och påskyndade dess expansion.

Det andra fokusområdet innefattar mystisk ljus, millisekund blinkar som forskare kallar snabba radioskador. Forskare vet inte vad som orsakar dessa. De är också svåra att upptäcka och lokalisera eftersom de är så korta och de flesta teleskop bara observerar en liten del av himlen.

HIRAX stora synfält gör att den kan observera stora delar av himlen dagligen - så när blixtarna händer, det är mer troligt att instrumentet ser dem. Vi förväntar oss att det kommer att se upp till ett dussin av dessa blixtar om dagen; för att sätta det i perspektiv, bara några få dussin totalt har observerats.

Och HIRAX kommer att lägga till den unika förmågan att kunna räkna ut exakt var i himlen dessa snabba radiostörningar inträffar, genom att arbeta med flera andra sydafrikanska länder för att bygga 8-skåls utriggerarrayer. Dessa, i kombination med huvudmatrisen, kommer att hjälpa till att lokalisera dessa utbrott i sina värdgalaxer.

Det låter som att HIRAX kommer att samla in enorma mängder data?

Det kommer att behöva samla in stora mängder data med en hastighet på cirka 6,5 ​​Terabit per sekund. Det är jämförbart med hela Afrikas internationella bandbredd. För det, HIRAX behöver designa och tillverka rätter med hög precision, mottagare och annan instrumentering; vi arbetar med lokala företag på denna utmaning.

Då måste laget räkna ut smarta sätt att komprimera, lagra och analysera dessa data. Det kommer att kräva hård datahårdvara och mjukvara.

Vi hoppas att den design- och tillverkningsförmåga som krävs för att utrusta HIRAX korrekt kommer att öppna många möjligheter för lokala industrier i regionen kring SKA -projektet.

Är detta ett SKA -projekt, eller helt separat men använder utrymme och teknik på SKA?

Projektet har sitt ursprung som ett svar från UKZN och dess partnerinstitutioner på en uppmaning till institutionella flaggskeppsprojekt från National Research Foundation. Så det är oberoende av SKA och dess föregångare, MeerKAT - men kommer att dra stor nytta av den sydafrikanska investeringen i SKA -projektet, vilket ger den tillgång till utmärkt infrastruktur som värd för South African Radio Astronomy Observatory.

Genom att dela en plats med MeerKAT på SKA Sydafrikas webbplats, HIRAX kommer att kunna bedriva vetenskap i "radioklar" himmel över sitt breda frekvensområde; lagstiftning har införts för att begränsa radiofrekvensstörningar på SKA SA:s webbplats. Det är också ett bra utrymme eftersom det ger tillgång till södra himlen täckt av andra kosmologiska undersökningar och, i tur och ordning, mer av galaxen där vi hittar pulsarer.

Att vara en del av "Karoo radiopark" kommer att göra det möjligt för HIRAX att lägga till Sydafrikas teknik för radioastronomi och infrastruktur. Denna infrastruktur och den resulterande vetenskapen kommer att öka Sydafrikas rykte som en global ledare inom radioastronomi.

HIRAX kommer också att bidra till att utbilda nästa generations forskare för SKA; studenter som arbetar med projektet kommer att utbildas i alla aspekter av teleskopet, från teknik till vetenskap. Studenter som bygger hårdvara är också involverade i dataanalys, som ger en speciell miljö för utbildning av kommande radioastronomi -experter.

Till sist, det finns starka vetenskapliga synergier med MeerKAT (som officiellt lanserades i juli 2018). Om HIRAX upptäcker några intressanta nya pulsarer, till exempel, MeerKAT kan utföra uppföljningstidsobservationer vid högre frekvenser.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.