Обсерватория Саймонса
 Место будущей обсерватории Саймонса с массивом Саймонса, космологическим телескопом Атакама и POLARBEAR. | |
| Альтернативные названия | Обсерватория Саймонса |
|---|---|
| Местоположение(а) | Пустыня Атакама |
| Координаты | 22 ° 57'31 "ю.ш., 67 ° 47'15" з.д. / 22,9586 ° ю.ш., 67,7875 ° з.д. |
| Высота | 5200 м (17100 футов) |
| Длина волны | 27, 39, 93, 145, 225, 280 ГГц (1,110, 0,769, 0,322, 0,207, 0,133, 0,107 см) |
| Первый свет | 2020  |
| Стиль телескопа | эксперимент с космическим микроволновым фоном радиотелескоп |
| Количество телескопов | 4 |
| Диаметр | 6, 0,5 м (19 футов 8 дюймов, 1 фут 8 дюймов) |
| Веб-сайт | Саймонсовская обсерватория |
  Расположение обсерватории Саймонса | |
 Соответствующие СМИ на сайте Commons | |
Обсерватория Саймонса расположена в высокогорной пустыне Атакама на севере Чили, на территории научного заповедника Чахнатор , на высоте 5200 метров (17000 футов). ( Космологический телескоп Атакамы ACT) и массив Саймонса [1] расположены неподалеку, и в рамках этих экспериментов в настоящее время проводятся наблюдения космического микроволнового фона (CMB). Их цели — изучить, как возникла Вселенная, из чего она состоит и как она развилась до своего нынешнего состояния. Обсерватория Саймонса преследует многие из тех же целей, но стремится использовать достижения в области технологий для проведения гораздо более точных и разнообразных измерений. Кроме того, предполагается, что многие аспекты обсерватории Саймонса (оптические конструкции, детекторные технологии и так далее) станут первопроходцами для будущей матрицы CMB-S4 . [2] [3] [4]
Создание обсерватории Саймонса стало возможным благодаря совокупному гранту в размере 40,1 миллиона долларов от Фонда Саймонса и ряда участвующих университетов. [5] [6] [7] Сотрудничество является масштабным и многонациональным, в нем участвуют более 250 ученых из более чем 35 учреждений по всему миру.
Общая стоимость обсерватории составляет 110 миллионов долларов, из них 90 долларов — от Фонда Саймонса. [8]
Научные цели
[ редактировать ]Одной из основных задач обсерватории Саймонса являются карты поляризации неба с чувствительностью, на порядок лучшей, чем у спутника Планк . Это позволит лучше измерять космологические параметры, а также даст возможность заниматься широким спектром других наук. Примеры включают гравитационное линзирование микроволнового фона, первичный биспектр, а также тепловые и кинематические эффекты Сюняева-Зельдовича . Уменьшив линзу сигнала большеугловой поляризации, можно будет измерить отношение тензора к скаляру. Обзор также предоставит устаревший каталог из 16 000 скоплений галактик и более 20 000 внегалактических источников. Подробности опубликованы в прогнозном документе. [9]
Частоты
[ редактировать ]Пик реликтового излучения приходится на частоту 160,3 ГГц. На этой частоте и чуть ниже непрозрачность атмосферы низкая. В результате большинство детекторов обсерватории Саймонса будут работать в диапазоне от 90 до 150 ГГц.
Однако критически важным для чувствительных измерений является покрытие на других частотах, чтобы убрать передний план, например, излучение нашей галактики. Поскольку эти передние планы имеют спектр, отличный от спектра реликтового излучения, за счет использования более высоких и более низких частот, их можно разделить. Точные центры полос, используемые обсерваторией Саймонса, составляют 27, 39, 93, 145, 225 и 280 ГГц.
Телескопы
[ редактировать ]Чтобы достичь достаточно высокого углового разрешения для некоторых научных целей, необходим телескоп с апертурой более 5 метров. Чтобы уменьшить систематические эффекты, которые становятся доминирующим источником ошибок в картах с очень низким уровнем шума, обсерватория Саймонса построит 6-метровый телескоп и подсветит главное зеркало до 5,5 метров. В то же время другие научные цели требуют очень низкого уровня шума в больших угловых масштабах, чего с трудом удастся достичь 6-метровому телескопу. По этой причине обсерватория Саймонса также построит три 0,5-метровых телескопа и объединит наборы данных для анализа.
Телескоп с большой апертурой (LAT)
[ редактировать ]Телескоп диаметром 6 метров имеет дизайн Crossed Dragone . На частоте 90 ГГц он имеет поле зрения более 7,8 градусов. В настоящее время его строит компания Vertex Antennentechnik в Германии. [10] Этот телескоп имеет конструкцию, идентичную высокочастотному телескопу CCAT-prime , который также находится в стадии строительства.
Детекторы LAT будут размещены в одном большом криостате диаметром более 2,4 метра. Здесь будет размещено до 13 оптических трубок, состоящих из трех охлаждаемых кремниевых линз (для перефокусировки света от вторичного фокуса телескопа на детекторы) и упора Лио на изображении главного зеркала (для предотвращения попадания рассеянного света от конструкции телескопа на детекторы). [11] Одна из этих 13 ламп будет работать на частотах 27 и 39 ГГц, четыре — на 93 и 145 ГГц, две — на 225 и 280 ГГц, а остальные зарезервированы для будущего расширения. Этот криостат станет одной из крупнейших когда-либо созданных астрономических камер миллиметрового диапазона. [12]
Телескопы с малой апертурой (SAT)
[ редактировать ]Телескопы с малой апертурой представляют собой телескопы-рефрактор с тремя асферическими кремниевыми линзами и вращающейся полуволновой пластинкой . Каждый телескоп имеет поле зрения более 35 градусов. Преодоление систематических эффектов, таких как улавливание сигналов с земли в боковых лепестках , имеет решающее значение для измерения самых больших угловых масштабов, поэтому каждый телескоп имеет сопутствующие экраны и установлен внутри фиксированного наземного экрана, который отражает дифракцию от сопутствующего движущегося экрана. экраны в небо.
Детекторы
[ редактировать ]Обсерватория Саймонса будет использовать Transition Edge Sensor (TES) болометры . Эти устройства будут охлаждаться до 100 мК внутри криостатов с использованием охладителей с импульсными трубками для охлаждения до температуры ниже 4 К и холодильников разбавления для заключительных стадий охлаждения 1 К и 100 мК. Примерно 60 000 болометров, примерно половина из которых находится на LAT, а остальные на SAT. Для считывания показаний детекторов микроволнового мультиплексирования будет использоваться схема .
Измерения
[ редактировать ]Все четыре телескопа начали измерения в апреле 2024 года. [8]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Сузуки, А.; и др. (2015). «POLARBEAR-2 и эксперимент с массивом Саймонса». Журнал физики низких температур . 184 (3–4): 805–810. arXiv : 1512.07299 . дои : 10.1007/s10909-015-1425-4 . S2CID 254695768 .
- ^ Внутри науки (23 февраля 2017 г.). «Глубже заглянув в наше космическое прошлое, ученые раскрывают планы будущих экспериментов по изучению слабых остатков, оставшихся после Большого взрыва» . Insidescience.org . Проверено 5 марта 2017 г.
- ^ Симметрия (20 декабря 2016 г.). «2016 год в физике элементарных частиц» . сайт симметрии . Проверено 5 марта 2017 г.
- ^ Картлидж, Эдвин (2017). «Огромная микроволновая обсерватория для поиска космической инфляции» . Природа . дои : 10.1038/nature.2017.22920 .
- ^ Научный американец. «Охота за гравитационными волнами Большого взрыва получила финансирование на 40 миллионов долларов» . Scientificamerican.com . Проверено 5 марта 2017 г.
- ^ Фотоника Медиа. «Обсерватория Саймонса получила 40 миллионов долларов на финансирование развития телескопов и детекторов» . photonics.com .
- ^ Космическая газета. «Обсерватория Саймонса будет исследовать раннюю Вселенную» . spacedaily.com . Проверено 5 марта 2017 г.
- ^ Jump up to: а б Чанг, Кеннет (3 июня 2024 г.). «Новый поиск пульсаций в пространстве с начала времен» . The New York Times – через NYTimes.com.
- ^ Аде, П.; и др. (2019). «Обсерватория Саймонса: научные цели и прогнозы». Журнал космологии и физики астрочастиц . 2019 (2): 056. arXiv : 1808.07445 . Бибкод : 2019JCAP...02..056A . дои : 10.1088/1475-7516/2019/02/056 . S2CID 119458842 .
- ^ «Калифорнийский университет в Сан-Диего подписывает контракт на изучение космоса с помощью нового огромного телескопа в Южной Америке» . ucsdnews.ucsd.edu . Проверено 21 декабря 2017 г.
- ^ Дикер, СР; и др. (2018). «Холодная оптическая конструкция телескопа обсерватории Саймонса с большой апертурой». В Маршалле, Хизер К.; Спиромилио, Джейсон (ред.). Наземные и воздушные телескопы VII . SPIE: Astronomical Instrumentation, 10–15 июня 2018 г., Остин, Техас. Том. 10700, арт. 107003Е. arXiv : 1808.05058 . Бибкод : 2018SPIE10700E..3ED . дои : 10.1117/12.2313444 . ISBN 9781510619531 . S2CID 119201146 .
- ^ Чжу, Нинфэн; и др. (2021). «Приемник телескопа с большой апертурой обсерватории Саймонса» . Серия дополнений к астрофизическому журналу . 256 (1): 23. arXiv : 2103.02747 . Бибкод : 2021ApJS..256...23Z . дои : 10.3847/1538-4365/ac0db7 . S2CID 232110617 .
