麦吉尔大学射电天文学家的马里恩岛之旅
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麦吉尔大学射电天文学家的马里恩岛之旅

2023-10-07...

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风、星星、海豹和沼泽


欢迎来到马里恩 (Marion) 岛,距离非洲最南端约2000公里,在前往南极洲的半道上。现在气温只有零上3摄氏度,飞沙走石,雷雨交加。除了研究基地的工作人员,岛上其它的居民只有在这里栖息的企鹅、海鸟和海豹。这里无疑是地球上最偏远的地方之一,但这也是我们前来的主要原因之一。

我们的目标是测量来自宇宙早期的极微弱射电信号,这些信号源自宇宙第一颗恒星诞生之前,宇宙初期主要由氢原子组成,会自然地吸收和放射21厘米波长的辐射。这种21厘米辐射对于宇宙学家了解早期宇宙的演化过程十分重要。

Part.1

来自宇宙深处的信号

随着宇宙膨胀,早期宇宙的21厘米辐射波被拉长,其长度以至今天可以使用射电天线观测。为了进行这一测量,我们需要远离人造无线电的干扰。在像马里恩岛这样的偏远、无人造电波干扰的地方,我们才可以部署天线来捕捉和记录来自宇宙的无线电信号。

在马里恩岛上,我们进行了两个独特的实验。第一个实验PRIZM,检测宇宙中第一颗恒星引起的21厘米信号干扰, 而第二个实验ALBATROS,专注于测量第一颗恒星诞生之前的时间窗口相对应的极低射频范围。这两个实验都使用了由麦吉尔大学和南非夸祖鲁-纳塔尔大学(UKZN)学生专门研发的射电设备。

Part.2

孤岛历险

今年,我们前往马里恩岛的梦之队包括来自麦吉尔大学和南非夸祖鲁-纳塔尔大学(UKZN)的四名研究人员。每年只有一艘为马里恩岛研究基地提供食物和燃料补给的船只。为了赶上这艘船,研究员首先需飞往开普敦,然后登上南非研究船S.A. Agulhas II。

这艘船从开普敦向东南方航行,穿越了声名狼藉的汹涌海域,历经五天的海上颠簸,我们终于首次看到了里恩岛和研究基地。从船上,我们乘坐直升机登陆,与前一年留下来照顾岛上仪器的冬季驻岛人员会面。团队稍作安顿后,我们开始了工作。

在马里恩岛作业具有很高挑战性。岛上的气候多变,风大、潮湿,与外界的通信十分困难。唯一可靠的交通方式是步行,但地形复杂。岛内山峦重叠,海岸边的湿地散落着边缘锋利的火山岩。在马里恩岛上,徒步者陷入泥沼地,一只或两只腿陷在泥泞中的情况并不罕见。

Part.3

告别马里恩岛

在岛上停留的三周内,我们忙于修复仪器、将旧设备进行升级,而其中最重要的工作是仔细收集存有前一年所有数据的硬盘。

遗憾的是,我们在马里恩岛项目会在今年结束。我们需要拆卸和打包多年的辛勤工作成果。然而,我们收集了大量有用的数据,将在未来几年进行分析,并收获了许多宝贵的经验教训。ALBATROS项目的下个阶段将聚焦于加拿大北极,那里已经有四个天线站正在运营,未来几年还将增加更多。

当我们最后一次离开马里恩岛时,我们感到十分地欣慰,因为“曾经有天文学家在这里,寻找第一颗恒星。”

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