Атакамский космологический телескоп
 Космологический телескоп Атакамы Серро Токо на фоне | |
| Альтернативные названия | АКТпол |
|---|---|
| Часть | Llano de Chajnantor Observatory  |
| Местоположение(а) | Пустыня Атакама |
| Координаты | 22 ° 57'31 "ю.ш., 67 ° 47'15" з.д. / 22,9586 ° ю.ш., 67,7875 ° з.д. |
| Длина волны | 28, 41, 90, 150, 220 ГГц (1,07, 0,73, 0,33, 0,20, 0,14 см) |
| Первый свет | 22 октября 2007 г. |
| Стиль телескопа | эксперимент с космическим микроволновым фоном радиотелескоп |
| Диаметр | 6 метров |
| Веб-сайт | действовать |
  Расположение космологического телескопа Атакама | |
 Соответствующие СМИ на сайте Commons | |
Атакамский космологический телескоп ( ACT ) — космологический телескоп миллиметрового диапазона, расположенный на Серро-Токо в пустыне Атакама на севере Чили . [1] ACT провела высокочувствительные, с угловым минутным разрешением, микроволнового космического фонового исследования неба в микроволновом диапазоне волн с целью изучения излучения (CMB), реликтового излучения, оставшегося в результате процесса Большого взрыва . Расположенный в 40 км от Сан-Педро-де-Атакама, на высоте 5190 метров (17030 футов), это был один из самых высоких наземных телескопов в мире. [а]
Эксперименты с космическим микроволновым фоном, такие как ACT, телескоп Южного полюса , спутник WMAP и спутник Planck , предоставили фундаментальные доказательства для стандартной Lambda-CDM модели космологии . ACT впервые обнаружил семь акустических пиков в спектре мощности реликтового излучения , обнаружил самое экстремальное скопление галактик и сделал первое статистическое обнаружение движений скоплений галактик с помощью парного кинематического эффекта Сюняева-Зельдовича . [3]
Компания ACT была основана в 2007 году и впервые увидела свет в октябре 2007 года со своим первым приемником, миллиметровой болометрической матрицей (MBAC). В ACT было проведено две основные модернизации приемника, которые позволили проводить наблюдения, чувствительные к поляризации: ACTPol. [4] (2013-2016) и Advanced ACT [5] (2017-2022). Наблюдения ACT завершились в середине 2022 года. ACT финансируется Национальным научным фондом США .
Научные цели
[ редактировать ]Измерения космического микроволнового фонового излучения (CMB) с помощью таких экспериментов, как COBE , BOOMERanG , WMAP , CBI , Телескоп Южного полюса и многих других, значительно продвинули наши знания в космологии, особенно о ранней эволюции Вселенной. При угловом разрешении, исследованном ACT, заметен эффект Сюняева-Зельдовича , благодаря которому скопления галактик оставляют отпечаток в реликтовом излучении. Этот метод обнаружения обеспечивает независимое от красного смещения измерение массы скоплений, а это означает, что очень далекие, древние скопления так же легко обнаружить, как и близлежащие скопления.
Обнаружение скоплений галактик и последующие измерения в видимом и рентгеновском свете дают представление об эволюции структуры Вселенной со времен Большого взрыва . Это используется для улучшения нашего понимания природы загадочной темной энергии , которая, по-видимому, является доминирующим компонентом Вселенной.
Высокочувствительные наблюдения космического микроволнового фонового излучения позволяют прецизионно измерять космологические параметры, обнаруживать скопления галактик среди других научных целей, исследовать ранние и поздние этапы истории эволюции Вселенной.
Научные достижения
[ редактировать ]На протяжении всей своей деятельности ACT вносил научному сообществу:
- Первое обнаружение семи акустических пиков в спектре мощности реликтового излучения. [6]
- Первое обнаружение гравитационного линзирования только на карте CMB. [7]
- Первое измерение взаимной корреляции между оптическими квазарами и линзами реликтового излучения.
- Первое измерение взаимной корреляции между линзированием реликтового излучения и линзированием галактик.
- Открытие самого экстремального скопления галактик . [8]
- Первое измерение движений скоплений галактик с использованием парного кинематического эффекта Сюняева-Зельдовича . [9] [10]
- Предоставлены обновленные оценки постоянной Хаббла . [11]
- Предоставлены доказательства существования темной энергии, используя только данные реликтового излучения.
- Первое статистическое обнаружение линзирования реликтового излучения массивными гало.
- Первое измерение движений скоплений галактик методом реконструкции скоростей. [12]
- Первое совместное Сюняева-Зельдовича . измерение профиля галактики с помощью теплового и кинематического эффекта [13]
- Слепой поиск Девятой Планеты . [14]
Расположение
[ редактировать ]
Водяной пар в атмосфере испускает микроволновое излучение, которое загрязняет измерения реликтового излучения, поэтому телескопы реликтового излучения выгоднее располагать в засушливых высокогорных местах. ACT расположен на сухом и высоком (но легкодоступном) плато Чахнантор в Андах в пустыне Атакама на севере Чили. Из-за исключительных условий наблюдений в пустыне Атакама и ее доступности по дорогам и близлежащим портам, в регионе расположено несколько других обсерваторий, в том числе CBI , ASTE , Nanten , APEX и ALMA . Эти астрономические обсерватории и телескопы образуют обсерваторию Льяно-де-Чахнантор , группу астрономических телескопов, работающих преимущественно в миллиметровых и субмиллиметровых диапазонах волн.
Дизайн
[ редактировать ]
Телескоп
[ редактировать ]ACT — внеосевой григорианский телескоп . Эта внеосевая конфигурация полезна для минимизации артефактов в функции рассеяния точки. Рефлекторы телескопа состоят из главного зеркала длиной шесть метров (236 дюймов) и вторичного зеркала длиной два метра (79 дюймов). Оба зеркала состоят из сегментов, состоящих из 71 (основной) и 11 (вторичных) алюминиевых панелей. Эти панели имеют форму эллипсоида вращения и тщательно выровнены, образуя общую поверхность. В отличие от большинства телескопов, которые отслеживают вращающееся небо во время наблюдения, ACT наблюдает за небом, удерживая телескоп ориентированным на постоянной высоте и сканируя вперед и назад по азимуту с относительно высокой скоростью два градуса в секунду. Вращающаяся часть телескопа весит примерно 32 тонны (35 коротких тонн), что создает серьезную инженерную задачу. Наземный экран, окружающий телескоп, блокирует загрязнение от микроволнового излучения, излучаемого землей. Проектирование, изготовление и конструкция телескопа были выполнены Динамические структуры в Ванкувере , Британская Колумбия .
Инструмент
[ редактировать ]ACT может одновременно работать с тремя инструментальными камерами. Со временем эти камеры были модернизированы с оригинальной конструкции MBAC до текущего инструмента Advanced ACT, постепенно добавляя больше функций, таких как чувствительность к поляризации и способность воспринимать несколько частот в одном инструментальном модуле. Каждая камера в ACT состоит из системы из трех линз, григорианский фокус перерисовывается в фокальную плоскость детектора, стоп-лио перерисовывает главное зеркало, позволяя уменьшить рассеянный свет.
Три линзы в ACT изготовлены из криогенно охлажденного кремния с просветляющим покрытием, материала, желательного для инструментов размером в миллиметр, из-за его высокого показателя преломления (n = 3). Антиотражающие покрытия в ACTPol и AdvACT изготовлены из субволнового структурированного метаматериала кремния, что было инновацией для наземных телескопов CMB того времени. Оптические компоненты и модуль детектора находятся в вакууме с помощью пластикового окна. Стопка фильтров подавляет инфракрасное излучение, которое вредно для наблюдений в миллиметровом диапазоне волн.
Излучение термически связано с болометрами датчиков переходного края, которые считываются с помощью массива СКВИДов.
Наблюдения
[ редактировать ]Наблюдения проводятся с разрешением около угловой минуты (1/60 градуса) на трех частотах: 145 ГГц, 215 ГГц и 280 ГГц. Каждая частота измеряется матрицей из 1024 элементов размером 3 × 3 см (1,2 × 1,2 дюйма), всего 3072 детектора. Детекторы представляют собой сверхпроводящие датчики переходного края — технология, высокая чувствительность которой позволяет измерять температуру реликтового излучения с точностью до нескольких миллионных долей градуса. [15] Система криогенных гелиевых холодильников поддерживает детекторы на треть градуса выше абсолютного нуля .
Детекторы
[ редактировать ]У ACT было три поколения камер. Каждая камера является результатом разработки специализированной детекторной технологии, которая оптимизировалась на протяжении многих лет. В этих камерах используются сверхпроводящие матрицы датчиков переходного края для достижения высокой чувствительности.
Первый массив камер, заполнивший фокальную плоскость ACT (MBAC), состоял из трех камер, каждая из которых была чувствительна к своему собственному диапазону и не имела поляризационной чувствительности. Второе поколение камер (ACTPol) добавило поляризационную чувствительность, а первая камера стала чувствительной к двум полосам (дихроичным). Третье поколение камер (AdvACT) вобрало в себя достижения ACTPol, которые позволили всем камерам быть чувствительными к двум диапазонам.
| Фаза | Массивы | Частота. (ГГц) | Смысл. (мкК√с) | Pol. | Годы | Патчи |
|---|---|---|---|---|---|---|
| МВА | или1 | 148 | 30 | Нет | 2008-2010 | Экв Юг |
| ar2 | 217 | ? | Нет | 2008-2010 | ||
| ar3 | 277 | ? | Нет | 2010 | ||
| ACTPol | па1 | 150 | 17-29 | Да | 2013-2015 | Д2 Д5 Д6 Д56 Д8 БН |
| па2 | 150 | 13-18 | Да | 2014-2016 | ||
| па3 | 90 | 16 | Да | 2015-2016 | ||
| 150 | 21-22 | |||||
| АдвАКТ | pa4 | 150 | 18.2 | Да | 2017-2021 | АА День‑N День‑S |
| 220 | 34.1 | |||||
| па5 | 98 | 12.5 | Да | 2017-2021 | ||
| 150 | 13.9 | |||||
| pa6 | 98 | 11.3 | Да | 2017-2019 | ||
| 150 | 12.6 | |||||
| pa7 | 27 | ? | Да | 2020-2021 | ||
| 39 | ? |
Учреждения
[ редактировать ]ACT сотрудничает с Принстонским университетом , Корнелльским университетом , Пенсильванским университетом , НАСА/GSFC , Университетом Джонса Хопкинса , Университетом Британской Колумбии , NIST , Папским католическим университетом Чили , Университетом Квазулу-Наталь , Институтом теоретических исследований по периметру. Физика , Канадский институт теоретической астрофизики , Стэнфордский университет , Университет Стоуни Брук , Кардиффский университет , Аргоннская национальная лаборатория , Хаверфордский колледж , Университет Рутгерса , Питтсбургский университет , Калифорнийский университет в Беркли , Университет Южной Калифорнии , Оксфордский университет , Университет Париж-Сакле , Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне , Национальная ускорительная лаборатория SLAC , Калифорнийский технологический институт , Университет Макгилла , Центр вычислительной астрофизики , Университет штата Аризона , Колумбийский университет , Университет Карнеги-Меллона , Чикагский университет , Хаверфорд-колледж , Университет штата Флорида , Западно - Честерский университет , Йельский университет и Университет Торонто . [16]
См. также
[ редактировать ]- БИЦЕП и массив Кека
- Llano de Chajnantor Observatory
- Список высших астрономических обсерваторий
- Списки телескопов
Примечания
[ редактировать ]- ^ Лабораторный телескоп-приемник (RLT), инструмент диаметром 80 см (31 дюйм), находится выше на высоте 5525 м (18 125 футов), но не является постоянным, поскольку он прикреплен к крыше передвижного транспортного контейнера. [2] 2009 года Обсерватория Атакамы Токийского университета значительно выше обеих.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фаулер, Дж.В.; Нимак, доктор медицины; Дикер, СР; Абобейкер, AM; Аде, Пенсильвания; Баттистелли, ES; Девлин, MJ; Фишер, Р.П.; Халперн, М.; Харгрейв, ПК; Хинкс, AD (10 июня 2007 г.). «Оптическая конструкция Атакамского космологического телескопа и миллиметровой болометрической камеры» . Прикладная оптика . 46 (17): 3444–3454. arXiv : astro-ph/0701020 . Бибкод : 2007ApOpt..46.3444F . дои : 10.1364/AO.46.003444 . ISSN 0003-6935 . ПМИД 17514303 . S2CID 10833374 .
- ^ Марроне; и др. (2005). «Наблюдения в атмосферных окнах 1,3 и 1,5 ТГц с помощью лабораторного телескопа-приемника». Шестнадцатый международный симпозиум по космической терагерцовой технологии : 64. arXiv : astro-ph/0505273 . Бибкод : 2005stt..conf...64M .
- ^ Хэнд, Ник; Аддисон, Грэм Э.; Обур, Эрик; Батталья, Ник; Баттистелли, Элия С.; Бизяев Дмитрий; Бонд, Дж. Ричард; Брюингтон, Ховард; Бринкманн, Джон; Браун, Бенджамин Р.; Дас, Судип; Доусон, Кайл С.; Девлин, Марк Дж.; Данкли, Джоанна; Даннер, Роландо (23 июля 2012 г.). «Свидетельства движения скоплений галактик с кинематическим эффектом Сюняева-Зельдовича» . Письма о физических отзывах . 109 (4): 041101. arXiv : 1203.4219 . doi : 10.1103/PhysRevLett.109.041101 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 23006072 .
- ^ Нимак, доктор медицины; Аде, Пенсильвания; Агирре, Дж.; Барриентос, Ф.; Билл, Дж.А.; Бонд-младший; Бриттон, Дж.; Чо, ХМ ; Дас, С.; Девлин, MJ; Дикер, С. (16 июля 2010 г.). «ACTPol: поляризационно-чувствительный приемник для Атакамского космологического телескопа» . В Голландии Уэйн С.; Змуидзинас, Йонас (ред.). Детекторы и приборы миллиметрового, субмиллиметрового и дальнего инфракрасного диапазона для астрономии V . Том. 7741. Сан-Диего, Калифорния, США. стр. 537–557. arXiv : 1006.5049 . дои : 10.1117/12.857464 . S2CID 27705474 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Хендерсон, Юго-Запад; Эллисон, Р.; Аустерманн, Дж.; Бэйлдон, Т.; Батталья, Н.; Билл, Дж.А.; Беккер, Д.; Де Бернардис, Ф.; Бонд-младший; Калабрезе, Э.; Чой, СК (1 августа 2016 г.). «Усовершенствованные матрицы криогенных детекторов ACTPol и считывание показаний» . Журнал физики низких температур . 184 (3): 772–779. arXiv : 1510.02809 . Бибкод : 2016JLTP..184..772H . дои : 10.1007/s10909-016-1575-z . ISSN 1573-7357 . S2CID 53411729 .
- ^ Данкли, Дж.; Хложек Р.; Сиверс, Дж.; Аквавива, В.; Аде, Пенсильвания; Агирре, П.; Амири, М.; Аппель, JW; Барриентос, ЛФ; Баттистелли, ES; Бонд-младший; Браун, Б.; Бургер, Б.; Червенак Дж.; Дас, С. (20 сентября 2011 г.). «Космологический телескоп Атакамы: космологические параметры из спектра мощности 2008 года» . Астрофизический журнал . 739 (1): 52. arXiv : 1009.0866 . дои : 10.1088/0004-637X/739/1/52 . ISSN 0004-637X . S2CID 31436593 .
- ^ Дас, Судип; Шервин, Блейк Д.; Агирре, Паула; Аппель, Джон В.; Бонд, Дж. Ричард; Карвальо, К. София; Девлин, Марк Дж.; Данкли, Джоанна; Дюннер, Роландо; Эссингер-Хайлман, Томас; Фаулер, Джозеф В.; Хаджян, Амир; Халперн, Марк; Хассельфилд, Мэтью; Хинкс, Адам Д. (5 июля 2011 г.). «Обнаружение спектра мощности космического микроволнового фонового линзирования космологическим телескопом Атакамы» . Письма о физических отзывах . 107 (2): 021301. arXiv : 1103.2124 . doi : 10.1103/PhysRevLett.107.021301 . ПМИД 21797590 .
- ^ Менанто, Фелипе; Хьюз, Джон П.; Сифон, Кристобаль; Хилтон, Мэтт; Гонсалес, Хорхе; Инфанте, Леопольдо; Фелипе Барриентос, Л.; Бейкер, Эндрю Дж.; Бонд, Джон Р.; Дас, Судип; Девлин, Марк Дж.; Данкли, Джоанна; Хаджян, Амир; Хинкс, Адам Д.; Косовский, Артур (20 марта 2012 г.). «КОСМОЛОГИЧЕСКИЙ ТЕЛЕСКОП АТАКАМА: ACT-CL J0102–4915 «ЭЛЬ-ГОРДО», МАССИВНОЕ СЛИЯЮЩЕЕСЯ КЛАСТЕР НА КРАСНОМ СМЕЩЕНИИ 0,87» . Астрофизический журнал . 748 (1): 7. arXiv : 1109.0953 . дои : 10.1088/0004-637X/748/1/7 . ISSN 0004-637X . S2CID 204931508 .
- ^ Феррейра, разыгрывающий; Юшкевич Р.; Фельдман, штат Ха; Дэвис, М.; Яффе, АХ (10 апреля 1999 г.). «Скорость потока как динамическая оценка Ω» . Астрофизический журнал . 515 (1): Л1–Л4. дои : 10.1086/311959 . ISSN 0004-637X .
- ^ Хэнд, Ник; Аддисон, Грэм Э.; Обур, Эрик; Батталья, Ник; Баттистелли, Элия С.; Бизяев Дмитрий; Бонд, Дж. Ричард; Брюингтон, Ховард; Бринкманн, Джон; Браун, Бенджамин Р.; Дас, Судип; Доусон, Кайл С.; Девлин, Марк Дж.; Данкли, Джоанна; Даннер, Роландо (23 июля 2012 г.). «Свидетельства движения скоплений галактик с кинематическим эффектом Сюняева-Зельдовича» . Письма о физических отзывах . 109 (4): 041101. arXiv : 1203.4219 . doi : 10.1103/PhysRevLett.109.041101 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 23006072 .
- ^ Чой, Стив К.; Хассельфилд, Мэтью; Хо, Шуай-Пу Пэтти; Купман, Брайан; Лунгу, Мариус; Абитболь, Максимилиан Х.; Аддисон, Грэм Э.; Аде, Питер А.Р.; Айола, Симона; Алонсо, Дэвид; Амири, Мандана; Амодео, Стефания; Энджил, Элио; Аустерманн, Джейсон Э.; Бэйлдон, Тейлор (30 декабря 2020 г.). «Космологический телескоп Атакамы: измерение спектров мощности космического микроволнового фона на частотах 98 и 150 ГГц» . Журнал космологии и физики астрочастиц . 2020 (12): 045. arXiv : 2007.07289 . дои : 10.1088/1475-7516/2020/12/045 . ISSN 1475-7516 . S2CID 220525420 .
- ^ Сотрудничество Атакамского космологического телескопа; Шаан, Эммануэль; Ферраро, Симона; Амодео, Стефания; Батталья, Николас; Айола, Симона; Аустерманн, Джейсон Э.; Билл, Джеймс А.; Бин, Рэйчел; Беккер, Дэниел Т.; Бонд, Ричард Дж.; Калабрезе, Эрминия; Калафут, Виктория; Чой, Стив К.; Денисон, Эдвард В. (15 марта 2021 г.). «Космологический телескоп Атакама: комбинированные кинематические и тепловые измерения Сюняева-Зельдовича по гало BOSS CMASS и LOWZ» . Физический обзор D . 103 (6): 063513. arXiv : 2009.05557 . дои : 10.1103/PhysRevD.103.063513 .
- ^ Сотрудничество Атакамского космологического телескопа; Шаан, Эммануэль; Ферраро, Симона; Амодео, Стефания; Батталья, Николас; Айола, Симона; Аустерманн, Джейсон Э.; Билл, Джеймс А.; Бин, Рэйчел; Беккер, Дэниел Т.; Бонд, Ричард Дж.; Калабрезе, Эрминия; Калафут, Виктория; Чой, Стив К.; Денисон, Эдвард В. (15 марта 2021 г.). «Космологический телескоп Атакама: комбинированные кинематические и тепловые измерения Сюняева-Зельдовича по гало BOSS CMASS и LOWZ» . Физический обзор D . 103 (6): 063513. arXiv : 2009.05557 . дои : 10.1103/PhysRevD.103.063513 .
- ^ Нэсс, Сигурд; Айола, Симона; Батталья, Ник; Бонд, Ричард Дж.; Калабрезе, Эрминия; Чой, Стив К.; Котард, Николас Ф.; Халперн, Марк; Хилл, Дж. Колин; Купман, Брайан Дж.; Девлин, Марк; МакМахон, Джефф; Дикер, Саймон; Дуивенворден, Адриан Дж.; Данкли, Джо (1 декабря 2021 г.). «Космологический телескоп Атакамы: поиск планеты 9» . Астрофизический журнал . 923 (2): 224. arXiv : 2104.10264 . дои : 10.3847/1538-4357/ac2307 . ISSN 0004-637X .
- ^ Фаулер, Дж.; и др. (2007). «Оптическая конструкция Атакамского космологического телескопа и камеры с миллиметровой болометрической решеткой». Прикладная оптика . 46 (17): 3444–54. arXiv : astro-ph/0701020 . Бибкод : 2007ApOpt..46.3444F . дои : 10.1364/AO.46.003444 . ПМИД 17514303 . S2CID 10833374 .
- ^ «Общественная веб-страница ACT» .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
