Radio-astronomie

Radio-astronomie is 'n veld van astronomie wat hemelliggame by radiofrekwensies bestudeer. Die eerste radiogolwe vanaf 'n astronomiese voorwerp was waargeneem in 1933, toe Karl Jansky by Bell Telephone Laboratories berig het dat daar bestraling vanaf die Melkweg kom. Verdere waarnemings het 'n aantal verskillende bronne van radio-emissie geïdentifiseer. Dit sluit sterre en sterrestelsels in, sowel as nuwe klasse van voorwerpe, soos radiosterrestelsels, kwasars, pulsars en masers. Die ontdekking van die kosmiese mikrogolfagtergrondstraling, wat as bewyse vir die Oerknal-teorie beskou word, is deur radio-astronomie gemaak.

Radio-astronomie verskil van radar-astronomie deurdat eersgenoemde 'n passiewe waarneming is (radiogolwe word slegs ontvang) en laasgenoemde 'n aktiewe een (radiogolwe word beide gestuur en ontvang).

 Geskiedenis 
duimnael| Karl Jansky en sy roterende rigtingantenna (vroeë 1930's) in Holmdel, New Jersey, die wêreld se eerste radioteleskoop, wat gebruik is om radio-emissie van die Melkweg te ontdek
Voordat Jansky vir die eerste keer radio golwe uit die Melkweg in die 1930's waargeneem het, het fisici reeds bespiegel dat radiogolwe vanuit astronomiese bronne waargeneem kon word. In die 1860's het James Clerk Maxwell se vergelykings getoon dat elektromagnetiese straling met elektrisiteit en magnetisme geassosieer word en by enige golflengte kan bestaan. Verskeie pogings is aangewend om radio-emissie van die Son op te spoor, insluitend 'n eksperiment deur die Duitse astrofisici Johannes Wilsing en Julius Scheiner in 1896 en 'n sentimeter-golfbestralingsapparaat wat tussen 1897 en 1900 deur Oliver Lodge opgestel is. As gevolg van tegniese beperkings op die instrumente was hierdie pogings nie in staat om enige emissie op te spoor nie. Die ontdekking van die radioreflekterende ionosfeer in 1902 het fisici tot die gevolgtrekking gelei dat die laag enige astronomiese radio-emissie terug na die ruimte sou weerkaats, wat dit onopspoorbaar sou maak.

Karl Jansky se ontdekking van die eerste astronomiese radiobron in die vroeë 1930's was toevallig. As 'n nuut aangestelde radio-ingenieur by Bell Telephone Laboratories, het hy die taak gekry om statiese bronne te ondersoek wat met kortgolf trans-Atlantiese stemuitsendings kan inmeng. Deur 'n groot rigtingantenna te gebruik, het Jansky opgemerk dat sy analoog pen-en-papier-opnamestelsel 'n aanhoudende herhalende sein of "gesis" van onbekende oorsprong opneem. Aangesien die sein ongeveer elke 24 uur 'n hoogtepunt bereik het, het Jansky eers vermoed dat die bron van die steuring die Son was wat die uitsig van sy rigtingantenna oorsteek. Verdere ontleding het egter getoon dat die bron nie die 24-uur daaglikse siklus van die Son presies gevolg het nie, maar eerder herhaal het in 'n siklus van 23 uur en 56 minute. Jansky het die raaiselagtige verskynsels met sy vriend, astrofisikus Albert Melvin Skellett bespreek, wat daarop gewys het dat die waargenome tyd tussen die seinpieke die presiese lengte van 'n sideriese dag was; die tyd wat dit geneem het vir "vaste" astronomiese voorwerpe, soos 'n ster, om voor die antenna te beweeg elke keer as die Aarde roteer. Deur sy waarnemings met optiese astronomiese kaarte te vergelyk, het Jansky uiteindelik tot die gevolgtrekking gekom dat die stralingsbron 'n hoogtepunt bereik het toe sy antenna op die digste deel van die Melkweg in die Sagittarius (Boogskutter) konstellasie gerig was.

Jansky het sy ontdekking by 'n vergadering in Washington, DC, in April 1933 aangekondig en die veld van radio-astronomie is gebore. In Oktober 1933 was sy ontdekking gepubliseer in 'n joernaalartikel getiteld "Elektriese versteurings blykbaar van buiteaardse oorsprong" in die Proceedings of the Institute of Radio Engineers. Reprinted 65 years later as  along with an explanatory preface by W.A. Imbriale, . Jansky het tot die gevolgtrekking gekom dat aangesien die Son (en dus ander sterre) nie groot uitstralers van radiogeraas was nie, die vreemde radiointerferensie deur interstellêre gas en stof in die sterrestelsel gegenereer kan word, veral deur "termiese roering van gelaaide deeltjies." Jansky se piekradiobron, een van die helderste in die lug, is in die 1950's as Sagittarius A aangewys. Die hipotese is later ontwikkel dat dit deur elektrone in 'n sterk magnetiese veld uitgestraal word. Huidige denke is dat dit bestaan uit ione wat wentel om 'n massiewe swartkolk in die middel van die sterrestelsel by 'n punt wat nou bekend staan as Sagittarius A*. Die asterisk dui aan dat die deeltjies by Sagittarius A geïoniseer is.

Na 1935 wou Jansky die radiogolwe van die Melkweg verder ondersoek, maar Bell Labs het hom na 'n ander projek oorgeplaas. Hy het geen verdere werk in astronomie gedoen nie. Sy baanbrekerswerk in die gebied van radio-astronomie word erken deur die vernoeming van die fundamentele eenheid van vloeddigtheid, die jansky (Jy), na hom.
links|duimnael| Grote Reber se antenna by Wheaton, Illinois, die wêreld se eerste paraboliese radioteleskoop
Grote Reber was deur Jansky se werk geïnspireer en het in 1937 'n paraboliese radioteleskoop van 9 m in deursnee in sy agterplaas gebou. Hy het begin deur Jansky se waarnemings te herhaal, en toe die eerste lugopname in die radiofrekwensies gedoen. Op 27 Februarie 1942 het James Stanley Hey, 'n navorsingsoffisier van die Britse weermag, die eerste opsporing gemaak van radiogolwe wat deur die Son uitgestraal word. Later daardie jaar het George Clark Southworth, by Bell Labs soos Jansky, ook radiogolwe van die Son opgespoor. Albei navorsers was gebonde aan oorlogstydse sekuriteit rondom radar, so Reber, wat nie was nie, het eerste sy 1944-bevindings gepubliseer. Verskeie ander mense het onafhanklik radiogolwe vanaf die son ontdek, insluitend E. Schott in Denemarke en Elizabeth Alexander wat op Norfolk-eiland werk.

 Astronomiese bronne 
duimnael| 'n Radiobeeld van die sentrale streek van die Melkweg-sterrestelsel. Die pyl dui 'n supernova-oorblyfsel aan wat die ligging is van 'n nuut ontdekte verbygaande, barsende laefrekwensie-radiobron GCRT J1745-3009 .
Radio-astronomie het gelei tot 'n aansienlike toename in astronomiese kennis, veral met die ontdekking van verskeie klasse nuwe voorwerpe, insluitend pulsars, kwasars en radiosterrestelsels . Dit is omdat radio-astronomie ons in staat stel om dinge te sien wat nie in optiese sterrekunde opgespoor kan word nie. Sulke voorwerpe verteenwoordig van die mees ekstreme en mees energieke fisiese prosesse in die heelal.

Die kosmiese mikrogolfagtergrondstraling is ook die eerste keer met behulp van radioteleskope opgespoor. Radioteleskope is egter ook gebruik om voorwerpe baie nader aan die Aarde te ondersoek, insluitend waarnemings van die Son en sonaktiwiteit, en radarkartering van die planete.

Bronne sluit in:

 Son
 Jupiter
 Sagittarius A, die Galaktiese Sentrum van die Melkweg, met een gedeelte Sagittarius A* wat vermoedelik 'n supermassiewe swartkolk is wat radiogolwe uitstuur
 Aktiewe sterrestelsels en pulsars het strome van gelaaide deeltjies wat sinchrotronstraling uitstraal
 Samesmeltende sterrestelselswerms toon dikwels diffuse radio-emissie
 Supernova-oorblyfsels kan ook diffuse radio-emissie toon; pulsars is 'n tipe supernova-oorblyfsel wat hoogs sinchroniese emissie toon
 Die kosmiese mikrogolfagtergrond is swartliggaam radio/mikrogolf uitstraling

Die Aarde se radiosein is meestal natuurlik en sterker as byvoorbeeld Jupiter s'n, maar word deur die Aarde se auroras geproduseer en bons by die ionosfeer terug na die ruimte.

 Radio-astronomie in Suid-Afrika 
In Suid-Afrika behartig die Suid-Afrikaanse Radio-astronomie Sterrewag (SARAO) die Hartbeesthoek (HartRAO) en die MeerKAT radioteleskope. MeerKAT is 'n voorloper vir die Square Kilometre Array (SKA), wat die grootste radioteleskoop in die wêreld gaan wees, en gaan later by dié projek geïntegreer word. Op 5 December 2022 het die konstruksie van die midfrekwensie skottels van die SKA in Suid-Afrika begin.

 Verwysings 

Kategorie:Sterrekunde