stringtranslate.com

Австралийский следопыт с массивом квадратных километров

Австралийский следопыт с решеткой в ​​квадратном километре ( ASKAP ) — это группа радиотелескопов , расположенная в Мерчисонской радиоастрономической обсерватории (MRO) в регионе Среднего Запада Западной Австралии .

Объект начинался как демонстратор технологий для международной системы Square Kilometer Array (SKA), радиотелескопа, запланированного на международном уровне, который будет больше и более чувствителен. [1] Площадка АСКАП была выбрана в качестве одной из двух центральных локаций СКА. [2]

Он управляется Организацией научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO) и является частью Национального центра австралийского телескопа . [3] Строительство началось в конце 2009 года, а первый свет появился в октябре 2012 года. [4] [5]

АСКАП состоит из 36 одинаковых параболических антенн , каждая диаметром 12 м (39 футов), работающих вместе как единый астрономический интерферометр с общей площадью сбора данных около 4000 м 2 (43 000 кв. футов). Каждая антенна оснащена фазированной решеткой (ФАР), значительно увеличивающей поле зрения . Такая конструкция обеспечивает как высокую скорость съемки, так и высокую чувствительность.

Описание

Разработку и строительство ASKAP возглавил CSIRO по астрономии и космической науке (CASS) в сотрудничестве с учеными и инженерами из Нидерландов, Канады и США, а также с коллегами из австралийских университетов и отраслевыми партнерами в Китае. [4]

Дизайн

Строительство и сборка тарелок завершились в июне 2012 года. [6]

АСКАП был спроектирован как синоптический телескоп с широким полем зрения , большой спектральной полосой пропускания , высокой скоростью съемки и большим количеством одновременных баз . [7] Самой большой технической проблемой было проектирование и создание каналов с фазированной решеткой , которые ранее не использовались в радиоастрономии и поэтому представляли множество новых технических проблем, а также самую большую скорость передачи данных, встречавшуюся до сих пор в радиотелескопе. .

Установка усовершенствованного приемника с фазированной решеткой (PAF) на антенну ASKAP. Этот канал включает в себя 188 отдельных приемников, что значительно расширяет поле зрения 12-метровой антенны ASKAP до 30 квадратных градусов.

ASKAP расположен в округе Мерчисон в Западной Австралии, регионе, который является чрезвычайно «радиотихим» из-за низкой плотности населения и, как следствие, отсутствия радиопомех (генерируемых деятельностью человека), которые в противном случае мешали бы слабым астрономическим сигналам . [8] Радиотихое место признано природным ресурсом и охраняется Австралийским Содружеством и правительством штата Западная Австралия с помощью ряда нормативных мер.

Данные от ASKAP передаются из MRO на суперкомпьютер (выполняющий роль радиокоррелятора ) в суперкомпьютерном центре Pawsey в Перте . [9] Данные обрабатываются практически в реальном времени конвейерным процессором, на котором установлено специальное программное обеспечение. [10] Все данные становятся общедоступными после проверки качества десятью исследовательскими группами ASKAP.

Обзор научных проектов

Массив в 2010 году

В течение первых пяти лет полноценной работы ASKAP не менее 75% времени наблюдений будет использоваться для крупных исследовательских научных проектов. [11] ASKAP предназначен для изучения следующих тем: [12]

  1. Формирование галактик и эволюция газа в ближайшей Вселенной по данным внегалактических обзоров HI
  2. Эволюция, формирование и заселенность галактик в космическом времени с помощью континуальных исследований высокого разрешения.
  3. Характеристика радиопереходного неба посредством обнаружения и мониторинга (включая РСДБ ) переходных и переменных источников, а также
  4. Эволюция магнитных полей в галактиках за космическое время посредством поляризационных исследований.

Десять исследовательских научных проектов ASKAP были выбраны для реализации в течение первых пяти лет работы. [13] Это:

Высший приоритет

Низкий приоритет

Этапы строительства и эксплуатации

Строительство

Строительство АСКАП началось в 2009 году.

Boolardy Инженерный испытательный массив

После того, как шесть антенн были готовы и оснащены фидерами с фазированной решеткой и внутренней электроникой, массив получил название Boolardy Engineering Test Array (BETA). [23] БЕТА работала с марта 2014 года по февраль 2016 года. Это был первый радиотелескоп с синтезом апертуры, в котором использовалась технология фазированной решетки, позволяющая формировать до девяти лучей с двойной поляризацией. С помощью BETA была проведена серия астрономических наблюдений, чтобы проверить работу фазированных решеток, а также помочь в вводе в эксплуатацию и работе окончательного телескопа ASKAP. [ нужна цитата ]

Улучшение дизайна

Первые прототипы фидеров с фазированной решеткой (PAF) доказали, что концепция работает, но их характеристики не были оптимальными. В 2013–2014 годах, когда массив БЕТА работал, значительные разделы ASKAP были переработаны для повышения производительности в процессе, известном как усовершенствование конструкции ASKAP (ADE). Основные изменения заключались в следующем :

  1. Улучшите конструкцию приемника, чтобы обеспечить более низкую температуру системы , которая была бы примерно постоянной во всей полосе пропускания приемников.
  2. Замените микросхемы FPGA в цифровом процессоре на более быстрые микросхемы с меньшим энергопотреблением.
  3. Заменить систему водяного охлаждения в САФ на более надежную систему стабилизации температуры Пельтье.
  4. Заменить коаксиальную передачу сигналов между антеннами и центральной площадкой системой, в которой радиочастотные сигналы непосредственно модулируются на оптические сигналы для передачи по оптическому волокну.
  5. Заменить сложную систему преобразования радиочастотного сигнала на систему прямой выборки .

Хотя ADE отложило завершение ASKAP, это было сочтено оправданным, поскольку полученная система имела лучшую производительность, была дешевле и более надежна. Первый ADE PAF был установлен в августе 2014 года. К апрелю 2016 года было установлено девять ADE PAF вместе с новым коррелятором ADE, и в течение следующих нескольких лет на оставшиеся антенны постепенно устанавливалось все больше PAF. [ нужна цитата ]

Ранняя наука

С 2015 по 2019 год от имени астрономического сообщества во всех областях астрофизики наблюдалась серия ранних научных проектов ASKAP [24] , основной целью которых была демонстрация возможностей ASKAP, предоставление данных астрономическому сообществу для содействия развитию. методов и оценки производительности и характеристик системы. Результатом ранней научной программы стало несколько научных статей, опубликованных в рецензируемых журналах, а также помощь в вводе в эксплуатацию прибора и руководство планированием основных исследовательских проектов.

Пилотные исследования

Каждому из десяти проектов научных исследований было предложено представить предложение о пилотном исследовании для проверки стратегий наблюдений. Эти пилотные обзорные наблюдения проводились в 2019-2020 годах и привели к значительным астрофизическим результатам, включая открытие нечетных радиокругов .

Быстрое непрерывное исследование ASKAP (RACS)

С 2019 по 2020 год ASKAP провел быстрый обзор всего неба до склонения +40 °, чтобы предоставить неглубокую модель радионеба, которая поможет в калибровке последующих глубоких исследований ASKAP, а также предоставит астрономам ценный ресурс. При типичной среднеквадратичной чувствительности 0,2–0,4 мЯн/луч и типичном пространственном разрешении 15–25 угловых секунд RACS значительно глубже и имеет более высокое разрешение, чем сопоставимые радиообзоры, такие как NVSS и SUMMS . Все полученные данные будут размещены в открытом доступе.

Исследование за 300 часов нанесло на карту три миллиона галактик, миллион из которых являются новыми. [25] [26]

Полные сюрвейерские операции

Ожидается, что десять проектов научных исследований начнут наблюдения в 2022 году, хотя до этой даты могут произойти некоторые корректировки и перегруппировки проектов.

Открытия

В мае 2020 года астрономы объявили об измерении межгалактической среды с помощью шести быстрых радиовсплесков, наблюдаемых с помощью ASKAP; их результаты подтверждают существующие измерения проблемы пропавшего бариона . [27] [28]

Нечетные радиокруги (ORC) — возможный «новый класс астрономических объектов», обнаруженный в ASKAP. [29]

Смотрите также

Викискладе есть медиафайлы, связанные с австралийским следопытом с массивом квадратных километров .

Рекомендации

  1. ^ «Информационный бюллетень СКА для журналистов» (PDF) . Офис развития проектов СКА (СПДО) . Skatelescope.org . Проверено 13 апреля 2011 г.
  2. ^ «Отчет рабочей группы СКА по вариантам размещения» (PDF) . Организация СКА . Skatelescope.org. 14 июня 2012 г.
  3. ^ "Национальный центр австралийского телескопа" . ЦСИРО . Проверено 13 апреля 2011 г.
  4. ^ ab «Краткие факты ASKAP» (PDF) . ЦСИРО . Проверено 13 апреля 2011 г.
  5. ↑ Фингас, Джон (5 октября 2012 г.). «Австралийский комплекс Pathfinder на квадратный километр заработал как самый быстрый радиотелескоп в мире» . Engadget . Проверено 7 октября 2012 г.
  6. ^ "Новости АСКАП" . Atnf.csiro.au. 18 июня 2012 года . Проверено 18 января 2013 г.
  7. ^ "Мерчисонская радиоастрономическая обсерватория". ЦСИРО . Проверено 13 апреля 2011 г.
  8. ↑ Редферн, Мартин (31 марта 2011 г.). «Самый большой в мире радиотелескоп, массив квадратных километров». Новости BBC . Проверено 13 апреля 2011 г.
  9. ^ "Центр Поузи". ИВЭК. 14 июня 2012 г. Архивировано из оригинала 7 марта 2013 г.
  10. ^ "Научное обновление ASKAP, Том 5" (PDF) . ЦСИРО . Проверено 13 апреля 2011 г.
  11. ^ CSIRO (8 октября 2020 г.). «Научные проекты ASKAP Survey».
  12. ^ "АСКАП Наука" . ЦСИРО . Проверено 8 ноября 2010 г.
  13. ^ «CSIRO устанавливает научный путь для нового телескопа» . ЦСИРО. Архивировано из оригинала 19 марта 2011 года . Проверено 13 апреля 2011 г.
  14. ^ «EMU: Эволюционная карта Вселенной». Atnf.csiro.au. 7 ноября 2008 года . Проверено 18 января 2013 г.
  15. ^ Норрис, Рэй (2011). «ЭВС: Эволюционная карта Вселенной». Публикации Астрономического общества Австралии . 28 (3): 215–248. arXiv : 1106.3219 . Бибкод : 2011PASA...28..215N. дои : 10.1071/AS11021. S2CID  2289252.
  16. ^ «ВАЛЛАБИ - Обзор всего неба ASKAP HI» . Atnf.csiro.au . Проверено 18 января 2013 г.
  17. ^ Корибальски, Барбель (2020). «ВАЛЛАБИ - опрос SKA Pathfinder HI» . Астрофизика и космическая наука . 365 (7): 118. arXiv : 2002.07311 . Бибкод : 2020Ap&SS.365..118K. дои : 10.1007/s10509-020-03831-4. hdl : 10566/5844. S2CID  211146706.
  18. ^ "ДИНГО". Внутренний.физика.uwa.edu.au. Архивировано из оригинала 7 июня 2013 года . Проверено 18 января 2013 г.
  19. ^ "Сиднейский институт астрономии - Сиднейский университет" . Physics.usyd.edu.au. 15 сентября 2011 года. Архивировано из оригинала 21 апреля 2013 года . Проверено 18 января 2013 г.
  20. ^ "ГАСКАП" . Проверено 18 января 2013 г.
  21. ^ "ASKAP POSSUM - Домашняя страница" . Physics.usyd.edu.au. 24 августа 2012 года. Архивировано из оригинала 12 октября 2016 года . Проверено 18 января 2013 г.
  22. ^ «VAST: переменные и медленные переходные процессы: просмотр главной страницы» . Physics.usyd.edu.au . Проверено 18 января 2013 г.
  23. ^ МакКоннелл, Д. (2016). «Австралийский следопыт массива квадратных километров: характеристики испытательного массива Boolardy Engineering». Публикации Астрономического общества Австралии . 33 : 042. arXiv : 1608.00750 . Бибкод : 2016PASA...33...42M. дои : 10.1017/pasa.2016.37. S2CID  53591261.
  24. ↑ Болл, Льюис (7 сентября 2015 г.). «Программа ранней науки ASKAP» (PDF) . ASKAP Ранняя наука . Проверено 6 октября 2020 г.
  25. ^ «Австралийские ученые нанесли на карту миллионы галактик с помощью нового телескопа» . Новости BBC . 30 ноября 2020 г. Проверено 1 декабря 2020 г.
  26. ^ МакКоннелл, Д.; и другие. (2020). «Быстрое исследование ASKAP Continuum I: дизайн и первые результаты». Публикации Астрономического общества Австралии . 37 : Е048. arXiv : 2012.00747 . Бибкод : 2020PASA...37...48M. дои : 10.1017/pasa.2020.41 .
  27. ^ Слезак, Майкл; Тиммс, Пенни (27 мая 2020 г.). «Половина материи во Вселенной отсутствовала. Австралийские учёные только что её нашли». Новости ABC (онлайн) . Австралийская радиовещательная корпорация . Проверено 27 мая 2020 г.
  28. ^ МакКварт, Ж.-П.; Прочаска, JX; Маккуинн, М.; Баннистер, КВ; Бхандари, С.; День, СК; Деллер, AT; Экерс, Р.Д.; Джеймс, CW; Марнох, Л.; Ословский, С.; Филлипс, К.; Райдер, SD; Скотт, доктор медицинских наук; Шеннон, РМ; Техос, Н. (2020). «Перепись барионов во Вселенной по локализованным быстрым радиовсплескам». Природа . 581 (7809): 391–395. arXiv : 2005.13161 . Бибкод :2020Natur.581..391M. дои : 10.1038/s41586-020-2300-2. PMID  32461651. S2CID  218900828.
  29. ↑ Осборн, Ханна (9 июля 2020 г.). «Обнаружены« странные »круги радиоволн, исходящие из неизвестного космического источника». Newsweek . Проверено 10 июля 2020 г.

Внешние ссылки