БИНГО (телескоп)
 | |
| Альтернативные названия | Барионные акустические колебания при наблюдениях нейтральных газов |
|---|---|
| Местоположение(а) | Агиар , Параиба , Бразилия |
| Координаты | 7 ° 02'57 "ю.ш. 38 ° 15'46" з.д. / 7,0492 ° ю.ш. 38,2628 ° з.д. |
| Длина волны | 23,79 см (1,260 ГГц)–30,59 см (980 МГц) |
| Стиль телескопа | радиотелескоп  |
| Диаметр | 40 м (131 фут 3 дюйма) |
| Вторичный диаметр | 35,6 м (116 футов 10 дюймов) |
| Веб-сайт | www |
  Расположение БИНГО | |
 Соответствующие СМИ на сайте Commons | |
БИНГО (барионные акустические колебания по данным комплексных наблюдений за нейтральным газом) — это транзитный радиотелескоп строящийся в настоящее время с красным смещением длиной 40 м (130 футов), который будет наблюдать излучение линий водорода (между z = 0,13 и 0,45) путем картирования интенсивности для измерения темной энергии с помощью барионной акустики. колебания (БАО) в радиочастотном диапазоне. [1] [2] [3]
Проект БИНГО — это международное сотрудничество, возглавляемое Университетом Сан-Паулу, а также сотрудничающее с исследователями из многих стран, таких как Бразилия (Национальный институт космических исследований и Федеральный университет Кампина-Гранде), Китай (Университет Янчжоу) и Англия (Университет Кампина-Гранде). Манчестера и Университетского колледжа Лондона), а также поддержку со стороны таких учреждений, как Шанхай Цзяо Тонг (Китай), Институт фундаментальных наук (Южная Корея), IAP - Институт астрофизики Парижа (Франция), Римский университет (Италия), IAC - Канарский институт астрофизики (Испания), Институт Макса Планка (Германия), Университет Квазулу-Наталь (Южная Африка), Федеральный университет Итажубы (Бразилия) и Федеральный университет Карири (Бразилия). [3]
Радиотелескоп финансируется в основном Фондом Ампаро в Пескиза-ду-Эстадо-де-Сан-Паулу (FAPESP). [4] и правительством штата Параиба под руководством исследователя Эльсио Абдаллы из Института физики Университета Сан-Паулу.
БИНГО будет состоять из двух зеркал: 40-метровое главное зеркало отражает излучение неба на вторичное зеркало, которое затем направляет излучение в фокальную плоскость из 28 рупоров . Затем сигналы будут направлены в приемник и спектрометр , после чего данные будут проанализированы через конвейер анализа данных на компьютере. [4]
Радиотелескоп будет установлен в Серра-ду-Урубу, недалеко от города Агиар, штат Параиба , на северо-востоке Бразилии. [5] Другие места были оценены в Уругвае, Риу-Гранди-ду-Сул, Сан-Паулу и Гоясе. Выбор населенного пункта в Параибе был обусловлен низким уровнем радиочастотных помех на этом участке. [6]
Телескоп будет работать в диапазоне частот от 0,98 ГГц до 1,26 ГГц. [7] С помощью рупорной антенной решетки из 28 приемников он будет отображать полосу склонения 15°, когда небо выходит за пределы поля зрения телескопа. В марте 2018 года в Бразилии шла сборка телескопа, а также проектирование и изготовление рупора. [7] Завершение строительства ожидается примерно в 2022 году. [8]
Наука
[ редактировать ]Водород — самый распространенный элемент во Вселенной, составляющий примерно 75% всей обычной известной материи, также известной как барионная материя. Его можно получить разными способами, среди которых наиболее распространенным является нейтральный водород (HI). Согласно квантовой механике, могут происходить только определенные электронные переходы, что ограничивает энергию излучаемых фотонов и, следовательно, какие эмиссионные линии можно наблюдать. Из-за взаимодействия между спином протона и электрона существует очень небольшая разница в энергии, связанная с состоянием выровненного спина и антипараллельным состоянием спина, которая создает фотон с длиной волны 21 см, что эквивалентно частоте 1,4 ГГц. Этот процесс называется спин-флип-переходом и связан с тонкой структурой водорода.
Социальное развитие
[ редактировать ]Радиотелескоп БИНГО, который в настоящее время строится в Сан-Паулу и будет установлен в районе Пьянко горного хребта Урубу, в глубинке Параибы , играет каталитическую роль в региональном развитии как в Сан-Паулу, так и на северо-востоке Бразилии. Помимо своих инновационных и научных достижений, радиотелескоп открывает множество возможностей для регионального и национального роста.
В этом контексте в проекте задействована группа по образованию и научной работе, в которую входят исследователи, преподаватели, научные пропагандисты, журналисты и другие специалисты в области коммуникации. Эта междисциплинарная команда активно участвует в построении и укреплении научной культуры. Совместные усилия Института физики и Центра коммуникации и образования USP , Лаборатории перспективных исследований журналистики Unicamp и UFCG сосредоточены на разработке инициатив в Сан-Паулу и Параибе, посвященных научному образованию и информационно-пропагандистской деятельности. [9]
Регион Пьянко характеризуется как один из экономически неблагополучных районов штата Параиба, с показателями образования ниже среднего по штату. Более того, здесь самый низкий доступ к высшему образованию в регионе. Хотя в городах Пьянко реализуются инфраструктурные проекты, такие как прокладка оптоволоконных кабелей и ресурсы для цифровых систем управления, эффективная реализация этих инициатив ограничена из-за нехватки специализированных специалистов в регионе.
Радиотелескоп БИНГО обладает значительным потенциалом для вмешательства в региональные производственные системы, способствуя улучшению подготовки рабочей силы и стимулированию экономики в недостаточно обслуживаемых регионах. Действия, разработанные в этом регионе, направлены не только на создание новых возможностей трудоустройства, но и на предоставление новых перспектив гражданам посредством создания и укрепления местной научной культуры.
Учитывая, что БИНГО станет неотъемлемой частью повседневной жизни жителей региона Пьянко, мы можем использовать естественный интерес, связанный с установкой радиотелескопа, для содействия формированию научной культуры в местных школах.В городе Агиар, где устанавливается радиотелескоп БИНГО, космология играет фундаментальную роль в создании и укреплении культуры STEAM (наука, технология, инженерия, искусство и математика). Данная работа проводится при поддержке Федерального университета Кампина-Гранде ( UFCG ), который выделил для этой цели ресурсы.
UFCG имеет кампус в Кахасейрасе, крупнейшем городе в глубинке Параибы, ориентированный на подготовку учителей. Проект БИНГО включает в себя строительство в глубинке научного музея, посвященного астрономии, где также будет установлена диспетчерская для радиотелескопа. Этот музей будет играть центральную роль в научной деятельности и служить центром образовательной деятельности и будущих курсов последипломного образования в этой области.Радиотелескоп БИНГО имеет специальную группу по образованию и научной работе. Проект в настоящее время строится в Сан-Паулу и будет установлен в глубинке Параибы, в регионе, известном как Пьянко. Помимо своего инновационного потенциала и научных разработок, радиотелескоп предлагает различные возможности для стимулирования регионального развития как в Сан-Паулу, так и на северо-востоке Бразилии.
В этом контексте группа по образованию и научной работе состоит из исследователей, преподавателей, научных пропагандистов, журналистов и других специалистов в области коммуникации. Эта команда стремится к созданию и укреплению научной культуры в регионе. Институт физики и Центр коммуникации и образования USP, Лаборатория перспективных исследований журналистики Unicamp и Федеральный университет Кампина-Гранде разрабатывают инициативы в Сан-Паулу и Параибе, ориентированные на научное образование и информационно-просветительскую работу.
Регион Пьянко считается одним из самых бедных в Параибе, с показателями образования ниже среднего по штату и ограниченным доступом к высшему образованию. Хотя в городах региона существуют проекты по прокладке оптоволоконных кабелей и выделены ресурсы на создание систем цифрового управления, отсутствие профильных специалистов сдерживает эффективную реализацию этих инициатив.
Проект БИНГО имеет потенциал для вмешательства в производственные системы региона, способствуя улучшению подготовки рабочей силы и стимулированию экономики в неблагополучных регионах. Действия, разработанные в регионе, направлены не только на создание новых рабочих мест, но и на продвижение новых перспектив для граждан посредством создания и укрепления научной культуры.
Поскольку радиотелескоп БИНГО станет частью повседневной жизни жителей региона Пьянко, мы можем воспользоваться естественным любопытством, окружающим его установку, для содействия формированию научной культуры в местных школах.
Образование
[ редактировать ]
Радиотелескоп БИНГО играет фундаментальную роль в продвижении научных исследований и подготовке специалистов для высшего образования, тем самым стимулируя создание научных знаний и подготовку специалистов для национального рынка. [10]
Проект БИНГО был предметом изучения студентов от бакалавриата до докторантуры в различных участвующих учреждениях. В Бразилии эти студенты получают стипендии и гранты, предоставляемые Исследовательским фондом Сан-Паулу ( FAPESP ), Координацией по повышению квалификации кадров высшего образования ( CAPES ), Национальным советом по научно-технологическому развитию ( CNPq ) и Проректоратом. по исследованиям и расширению ( Федеральный университет Кампина-Гранде ).
Дизайн
[ редактировать ]
БИНГО — радиотелескоп с оптической схемой Crossed Dragone . В этой конструкции используются два главных зеркала для улавливания и направления падающего с неба излучения. Главное зеркало имеет параболоидную форму с малой полуосью радиусом 20 метров и его функция — улавливать излучение. Затем это излучение отражается на вторичное зеркало, имеющее гиперболоидную форму с малой полуосью 17,8 метра, направляя сигналы в фокальную плоскость, где расположены 28 рупорных антенн. [11] [12]
В фокальной плоскости расположены 28 рупорных антенн, собирающих излучение для приёмников. Расположение этих рупорных антенн соответствует схеме, называемой двойным прямоугольником, где четыре колонки по семь рупорных антенн расположены рядом. Такое расположение позволяет каждой рупорной антенне закрывать зону наблюдения другой, обеспечивая более равномерное наблюдение неба (картирование неба достигается за счет вращения Земли).Такое решение о размещении было принято с учетом того, что БИНГО является транзитным телескопом, то есть он использует стратегию дрейфового сканирования. В этой стратегии телескоп направлен на область фиксированной высоты и азимута, а картирование неба достигается за счет вращения Земли.
Национальный институт космических исследований (INPE) участвует в разработке конструкции, изготовлении прототипов и испытаниях рупорных антенн, а также электронной части радиотелескопа. Кроме того, INPE способствует разработке и тестированию методов калибровки и анализа данных. Институт также входит в состав комитета по управлению проектом. [13]
Технологии и инновации
[ редактировать ]
Радиотелескоп БИНГО был спроектирован с упором на снижение затрат по сравнению с другим оборудованием той же категории во всем мире. Хотя некоторые электронные компоненты уже доступны на рынке, три ключевых элемента радиотелескопа — рупоры, волноводы поляриметра (или «магические тройники») и цифровые серверные части — представляют собой технологические проблемы, которые решает команда проекта. исследователей. [14]
Технологии и процессы, используемые для разработки и изготовления этих компонентов, находят применение в различных областях и открывают возможности для отечественной промышленности.
Рупоры — это элементы, отвечающие за высокую чувствительность, необходимую при обнаружении космических сигналов.
Прототип был разработан в Национальном институте космических исследований (INPE), при этом исследователи и инженеры INPE обучали и давали рекомендации местной промышленности по созданию прототипа. Этот технологический прогресс представляет собой значительный результат, который может способствовать развитию национальной телекоммуникационной отрасли, позволяя разрабатывать новые методы изготовления антенн.
Рупоры состоят из экструдированных алюминиевых колец в форме стула, разработанных командой исследователей и инженеров проекта. Этот профиль позволяет оптимизировать производство, сократить использование сырья и, следовательно, снизить затраты на проект.
Установка
[ редактировать ]Радиотелескоп будет установлен в Серра-ду-Урубу, в муниципалитете Агиар, Параиба. Была проведена оценка нескольких мест, включая Уругвай, Риу-Гранди-ду-Сул, Сан-Паулу и Гояс. Выбор места в Параибе был основан на том, что оно имеет самый низкий уровень радиочастотных помех (RFI) среди рассмотренных вариантов. [15]
В настоящее время Уирапуру работает радиотелескоп , установленный в Федеральном университете Кампина-Гранде. Он состоит из рупорной антенны, которая используется для эксплуатационных испытаний перед установкой рупорных антенн БИНГО. В будущем Уирапуру послужит прототипом набора детекторов под названием «аутригеры», предназначенных для улучшения поиска BINGO сигналов FRB. [16]
Статьи
[ редактировать ]2) Проект БИНГО - II. Описание инструмента.
3) Проект БИНГО - III. Оптическая конструкция и оптимизация фокальной плоскости.
5) Проект БИНГО V: Дальнейшие шаги в разделении компонентов и биспектральном анализе.
6) Проект БИНГО – VI. Распределение оккупаций HI halo и макет здания.
7) Проект БИНГО VII: Космологические прогнозы на основе карт интенсивности 21 см.
8) Проект БИНГО - VIII. Восстановление сигнала BAO при моделировании отображения интенсивности HI.
Консорциум
[ редактировать ]БИНГО финансируется Фондом поддержки исследований штата Сан-Паулу (FAPESP), MCTIC – FINEP. [17] Учреждения, участвующие в проекте БИНГО: [7] [18]
- Бразилия: Университет Сан-Паулу (USP), Национальный институт космических исследований (INPE), Федеральный университет Кампина-Гранди (UFCG), Федеральный университет Итажубы (UNIFEI), Федеральный университет Карири (UFCA).
- Китай: Университет Янчжоу , Шанхайский университет Цзяо Тонг
- Великобритания: Университетский колледж Лондона , Манчестерский университет.
- Франция: Париж-Южный университет – Институт космической астрофизики.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «БИНГО - Барионные акустические колебания в наблюдениях за нейтральным газом» . Центр астрофизики Джодрелла Бэнка . Проверено 17 сентября 2016 г.
- ^ Бэтти; и др. (2013). «Картирование интенсивности HI: подход с использованием одного блюда». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 434 (2): 1239–1256. arXiv : 1209.0343 . Бибкод : 2013MNRAS.434.1239B . дои : 10.1093/mnras/stt1082 .
- ^ Jump up to: а б «Презентация – Телескоп Бинго» . портал.if.usp.br .
- ^ Jump up to: а б «ИНПЕ участвует в строительстве радиотелескопа БИНГО» . www.inpe.br.
- ^ «Астрофизика в глубинке: радиотелескоп построят внутри Параибы» . revazgalileu.globo.com . 29 августа 2022 г.
- ^ Пил, М.В.; Вуенше, Калифорния; Абдалла, Э.; Антон, С.; Барози, Л.; Браун, IWA; Кальдас, М.; Дикинсон, К.; Форназье, КСФ; Монстейн, К.; Штраус, К.; Танкреди, Г.; Виллела, Т. (22 ноября 2018 г.). «Акустические колебания бариона в результате комплексных наблюдений за нейтральным газом: измерения радиочастотных помех и выбор места телескопа». Журнал астрономического приборостроения . 08 : 1940005. arXiv : 1811.09464 . дои : 10.1142/S2251171719400051 . S2CID 118925973 .
- ^ Jump up to: а б с Вуенше, Калифорния; Коллаборация БИНГО (2019). «Телескоп БИНГО: новый инструмент, исследующий новое космологическое окно диаметром 21 см». Физический журнал: серия конференций . 1269 (1): 012002.arXiv : 1803.01644 . Бибкод : 2019JPhCS1269a2002W . дои : 10.1088/1742-6596/1269/1/012002 . S2CID 85549899 .
- ^ «Радиотелескоп, построенный в Бразилии, будет исследовать эволюцию Вселенной - Наука» . Эстадан (на бразильском португальском языке). 14 июня 2022 г.
- ^ «Телескоп БИНГО: участие на выставке Expotec 2021» . Проверено 19 мая 2023 г.
- ^ «Наука — Портал БИНГО» (на португальском языке) . Проверено 22 мая 2023 г.
- ^ Вуенше, Чарльз А.; Виллела, Тирсо; АБДАЛЛА, Эльсио; Ликкардо, Винченцо; Виейра, Фредерико; Браун, Ян; Пил, Майкл В.; Рэдклифф, Кристофер; Абдалла, Филип Б. (13 декабря 2021 г.). «Проект БИНГО». Астрономия и астрофизика . 664 :А15. arXiv : 2107.01634 . дои : 10.1051/0004-6361/202039962 . S2CID 235732201 .
- ^ Абдалла, Филип Б.; Маринс, Алессандро; Мотта, Пол; Абдаллах, Эльтиус; Рибейро, Рафаэль М.; Вуенше, Чарльз А.; Делабруй, Джеймс; Форназье, Карин С.Ф.; Ликкардо, Винченцо (18 марта 2022 г.). «Проект БИНГО» Астрономия и астрофизика 664 : А1 arXiv : 2107.01635 . дои : 10.1051/0004-6361/202141382 . S2CID 235731917 .
- ^ «ИНПЕ участвует в строительстве радиотелескопа БИНГО» . www.inpe.br. Проверено 18 сентября 2018 г.
- ^ Вуенше, Калифорния; Рейтано, Л.; Пил, М.В.; Браун, IWA; Маффей, Б.; Абдалла, Э.; Рэдклифф, К.; Абдалла, Ф.; Барози, Л.; Ликкардо, В.; Мериция, Э.; Пизано, Г.; Штраус, К.; Виейра, Ф.; Виллела, Т.; Ван, Б. (24 июля 2020 г.). «Барионные акустические колебания в результате комплексных наблюдений за нейтральным газом: конструкция и испытания широкополосного гофрированного рупора». Экспериментальная астрономия . 50 (1): 125–144. arXiv : 1911.13188 . Бибкод : 2020ExA....50..125Вт . дои : 10.1007/s10686-020-09666-9 . S2CID 208513167 .
- ^ «Астрофизика в глубинке: радиотелескоп построят внутри Параибы» . revazgalileu.globo.com . 29 августа 2022 г.
- ^ «Радиотелескоп Уирапуру – Портал БИНГО» . Проверено 2 мая 2022 г.
- ^ «Научно-исследовательский грант 14/07885-0 – Космология (астрономия), Ранняя Вселенная – БВ ФАПЕСП» . bv.fapesp.br .
- ^ «Исследования в рамках проекта БИНГО – Институт физики» . портал.if.usp.br .
