"מערך הקילומטר הרבוע", שעל הקמתו בשתי יבשות הוסכם לאחרונה, יאפשר לנו לראות רחוק יותר ברזולוציה טובה יותר, ולנסות להבין כיצד נוצר היקום ואיך הוא נראה בראשיתו
ב-15 בינואר השנה נחתם הסכם בין שש מדינות – בריטניה, אוסטרליה, איטליה, הולנד, פורטוגל ודרום אפריקה – להקמת טלסקופ הרדיו הגדול ביותר בעולם. העלות הצפויה: כשני מיליארד אירו. הטלסקופ ייקרא "מערך הקילומטר הרבוע" (Square Kilometer Array, או SKA בקיצור) מכיוון שהוא יכלול קילומטר רבוע של שטח איסוף נתונים. עקב המרחק בין האנטנות, הוא יתפרס בפועל על פני עשרות קילומטרים בחצי הדרומי של כדור הארץ. שטחו העצום יהפוך אותו לטלסקופ הרדיו הגדול והרגיש ביותר בעולם.
הטלסקופ יורכב משני חלקים מרכזיים. במדבריות מערב אוסטרליה יוקם מערך SKA-Low, שיכלול 131,072 אנטנות רדיו בגובה של שני מטרים. הוא יתמקד בתדרים נמוכים יחסית של 350-50 מגה-הרץ, בדומה לתדרי ה-FM שנקלטים במכשירי רדיו מסחריים. במדבר קארו בדרום אפריקה, יוקם SKA-mid – מערך של 197 צלחות רדיו בקוטר של 15-13.5 מטר. החלק הזה של הטלסקופ יתמקד בתדרי רדיו גבוהים יותר, בין 350 מגה-הרץ ל-15 גיגה-הרץ – פחות או יותר התדרים של הטלפונים הסלולריים עד הדור הרביעי.
רמת הפרדה גבוהה במיוחד. מערך האנטנות באוסטרליה (מימין) וצלחות הרדיו בדרום אפריקה מצוירים יחד על רקע שביל החלב | מקור: SKA Observatory
הרבה מקלטים קטנים
בניגוד לטלסקופים שמורכבים מצלחת אחת גדולה, כמו טלסקופ הרדיו ארסיבו, ה-SKA ישתמש בשיטה שנקראת אינטרפרומטריה, ששימשה גם לצילום התמונה הראשונה של חור שחור. בשיטה הזאת משתמשים באנטנות רדיו רבות, שמעבירות את האותות שנקלטו בהן למחשבים חזקים במיוחד. המחשב עוקב אחרי ההבדלים באותות שנקלטו בכל אנטנה, לוקח בחשבון את זמן הגעת האות לכל אנטנה ואת מקומה, ויוצר לפיהם שחזור רגיש ומדויק של מקור גלי הרדיו. רמת ההפרדה (רזולוציה) שאפשר להגיע אליה תלויה במרחק בין האנטנות בטלסקופ.
בטלסקופ הרדיו SKA המרחק בין האנטנות יהיה עשרות קילומטרים. הדבר יעניק לו רמת הפרדה גבוהה במיוחד, מהגבוהות ביותר שקיימות בכל תחומי התדר, ואפילו יותר מטלסקופ החלל האבל. בנוסף, שטח האיסוף הכולל של כל האנטנות יחד שקול לאנטנה ענקית בעלת צלחת ששטחה קילומטר רבוע. הנתונים האלה יעניקו לטלסקופ שילוב של רגישות אדירה עם רזולוציה כמעט חסרת תקדים.
תצפיתני רדיו מקווים להשתמש ב-SKA כדי לענות על מגוון רחב של שאלות באסטרופיזיקה, למשל על הכוכבים והגלקסיות שנוצרו בראשית ימי היקום. כדי לענות על השאלות הללו משתמשים בקו בתחום הרדיו שנקרא קו 21 סנטימטר של מימן. זהו קו ספקטרלי, כלומר קרינה שנפלטת מיסוד כימי באורך גל ספציפי. במקרה הזה מדובר בקרינה שאורך הגל שלה 21 סנטימטר והיא נפלטת ממימן נייטרלי, כלומר חסר מטען חשמלי (לא מיונן). זהו גז שהיה נפוץ מאוד בימים המוקדמים של היקום, מ-380 אלף שנה אחרי המפץ הגדול. הכוכבים הראשונים והגלקסיות הראשונות ייננו את המימן בסביבתם וכך עצרו את פליטת קו 21 הסנטימטר.
כך יכולים אסטרונומים ליצור בעזרתו תמונה של היקום הצעיר ולחפש בו "חורים" שיעידו על היווצרות כוכבים וגלקסיות. החורים הללו קשים לגילוי, וה-SKA אמור להיות רגיש מספיק כדי לגלות אותם. האסטרונומים מקווים ללמוד מכך איך נראה היקום בשלבים המוקדמים של קיומו.
SKA יאפשר לנו לראות בתחום הרדיו גלקסיות וכוכבים רחוקים יותר מכל מה שראינו עד כה. מאחר שנדרש לקרינה האלקטרומגנטית זמן רב כדי להגיע אלינו מעצמים רחוקים, כשאנחנו מסתכלים על גוף רחוק מאוד ביקום, אנו בעצם רואים אותו כפי שהיה כשהאור יצא ממנו, כלומר צופים בעבר. האובייקטים הראשונים האלה, שהקרינה שמגיעה אלינו מהם מתארת את מצבם לפני יותר מ-12 מיליארד שנה, עשויים להיות שונים לחלוטין מהכוכבים והגלקסיות המוכרים לנו כיום. פוטנציאל הלמידה מהם הוא אדיר.
