Австралийский следопыт с массивом квадратных километров
 Антенны телескопа АСКАП Мерчисонской радиоастрономической обсерватории в Западной Австралии | |
| Часть | Национальный центр австралийского телескопа Мерчисонская радиоастрономическая обсерватория Массив квадратных километров  |
|---|---|
| Местоположение(а) | Западная Австралия , Австралия |
| Координаты | 26 ° 41'46 "ю.ш. 116 ° 38'13" в.д. / 26,696 ° ю.ш. 116,637 ° в.д. |
| Организация | КСИРО |
| Стиль телескопа | радиоинтерферометр |
| Веб-сайт | www |
  Расположение следопыта с массивом австралийских квадратных километров | |
 Соответствующие СМИ на сайте Commons | |
Австралийский следопыт с решеткой на квадратный километр ( ASKAP ) — это группа радиотелескопов, расположенная в Мерчисонской радиоастрономической обсерватории (MRO) в Среднего Запада регионе Западной Австралии .
Объект начинался как демонстратор технологий для международного радиотелескопа Square Kilometer Array (SKA), 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 диаметром 12 м (39 футов) каждая, работающих вместе как единый астрономический интерферометр с общей площадью сбора данных около 4000 м2. 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
[ редактировать ]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
[ редактировать ]| Внешние видео | |
|---|---|
 Посмотрите видео строительства первой антенны АСКАП на ТОиР в январе 2010 года. |
Строительство и сборка блюд завершена 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 облучателей 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.
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 правительством Австралийского Содружества и 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 процессором конвейера, на котором установлено специальное программное обеспечение. [10] Все данные становятся общедоступными после проверки качества десятью исследовательскими группами ASKAP.
Обзор научных проектов
[ редактировать ]
В течение первых пяти лет полноценной работы ASKAP не менее 75% времени наблюдений будет использоваться для крупных исследовательских проектов. [11] АСКАП предназначен для изучения следующих тем: [12]
- Формирование галактик и эволюция газа в ближайшей Вселенной по данным внегалактических HI обзоров
- Эволюция, формирование и заселение галактик в космическом времени с помощью континуальных исследований высокого разрешения.
- Характеристика радиопереходного неба посредством обнаружения и мониторинга (включая РСДБ ) переходных и переменных источников, а также
- 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] Они есть:
Высший приоритет
[ редактировать ]- ЭВС: Эволюционная карта Вселенной [14] [15]
- WALLABY: Широкое поле ASKAP L-Band Legacy для слепого обследования всего неба [16] [17]
Низкий приоритет
[ редактировать ]- COAST: Компактные объекты с ASKAP: исследования и синхронизация
- CRAFT: Комменсальное исследование ASKAP по быстрым переходным процессам в реальном времени
- ДИНГО: Глубокие исследования происхождения нейтрального газа [18]
- FLASH: Первое крупное исследование поглощения в Гавайях [19]
- GASKAP: Галактический обзор спектральных линий ASKAP [20]
- ПОССУМ: Поляризационный обзор неба магнетизма Вселенной [21]
- VAST: исследование ASKAP переменных и медленных переходных процессов [22]
- VLBI: Компоненты высокого разрешения ASKAP: соответствие долгосрочным базовым спецификациям для SKA
Этапы строительства и эксплуатации
[ редактировать ]Строительство
[ редактировать ]Строительство АСКАП началось в 2009 году.
Boolardy Инженерный испытательный массив
[ редактировать ]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 ссылка ]
Улучшение дизайна
[ редактировать ]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: [ нужна ссылка ]
- Улучшите конструкцию приемника, чтобы обеспечить более низкую температуру системы , которая была бы примерно постоянной во всей полосе пропускания приемников.
- Замените микросхемы FPGA в цифровом процессоре на более быстрые микросхемы с меньшим энергопотреблением.
- Заменить систему водяного охлаждения в САФ на более надежную Пельтье . систему стабилизации температуры
- Заменить коаксиальную передачу сигналов между антеннами и центральной площадкой системой, в которой радиочастотные сигналы непосредственно модулируются на оптические сигналы для передачи по оптическому волокну.
- Заменить сложную систему преобразования радиочастотного сигнала на прямой выборки . систему
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 ссылка ]
Ранняя наука
[ редактировать ]С 2015 по 2019 год проходила серия ранних научных проектов ASKAP. [24] наблюдались от имени астрономического сообщества во всех областях астрофизики с основной целью демонстрации возможностей ASKAP, предоставления данных астрономическому сообществу для облегчения разработки 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
[ редактировать ]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)
[ редактировать ]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
[ редактировать ]Ожидается, что десять проектов Science Survey начнут наблюдения в 2022 году, хотя до этой даты могут произойти некоторые корректировки и перегруппировки проектов.
Открытия
[ редактировать ]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]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Информационный бюллетень СКА для журналистов» (PDF) . Офис развития проектов СКА (СПДО) . Skatelescope.org . Проверено 13 апреля 2011 г.
- ^ «Отчет рабочей группы СКА по вариантам размещения» (PDF) . Организация СКА . Skatelescope.org. 14 июня 2012 г.
- ^ «Национальный центр австралийского телескопа» . ЦСИРО . Проверено 13 апреля 2011 г.
- ^ Jump up to: а б «Краткие факты об ASKAP» (PDF) . ЦСИРО . Проверено 13 апреля 2011 г.
- ^ Фингас, Джон (5 октября 2012 г.). «Австралийский квадратный километр системы Pathfinder заработал как самый быстрый радиотелескоп в мире» . Engadget . Проверено 7 октября 2012 г.
- ^ «АСКАП Ньюс» . Atnf.csiro.au. 18 июня 2012 года . Проверено 18 января 2013 г.
- ^ «Мерчисонская радиоастрономическая обсерватория» . ЦСИРО . Проверено 13 апреля 2011 г.
- ^ Редферн, Мартин (31 марта 2011 г.). «Самый большой в мире радиотелескоп «Квадратный километр»» . Новости Би-би-си . Проверено 13 апреля 2011 г.
- ^ «Центр Паузи» . ИВЭК. 14 июня 2012 г. Архивировано из оригинала 7 марта 2013 г.
- ^ «Научные новости ASKAP, том 5» (PDF) . ЦСИРО . Проверено 13 апреля 2011 г.
- ^ CSIRO (8 октября 2020 г.). «Научные проекты ASKAP Survey» .
- ^ «АСКАП Наука» . ЦСИРО . Проверено 8 ноября 2010 г.
- ^ «CSIRO прокладывает научный путь для нового телескопа» . ЦСИРО. Архивировано из оригинала 19 марта 2011 года . Проверено 13 апреля 2011 г.
- ^ «ЭВС: Эволюционная карта Вселенной» . Atnf.csiro.au. 7 ноября 2008 года . Проверено 18 января 2013 г.
- ^ 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 .
- ^ «ВАЛЛАБИ – Обзор всего неба ASKAP HI» . Atnf.csiro.au . Проверено 18 января 2013 г.
- ^ 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 .
- ^ «ДИНГО» . Внутренний.физика.uwa.edu.au. Архивировано из оригинала 7 июня 2013 года . Проверено 18 января 2013 г.
- ^ «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.
- ^ «ГАСКАП» . Проверено 18 января 2013 г.
- ^ «ASKAP POSSUM – Домашняя страница» . Physics.usyd.edu.au. 24 августа 2012 года. Архивировано из оригинала 12 октября 2016 года . Проверено 18 января 2013 г.
- ^ «VAST: переменные и медленные переходные процессы: просмотр главной страницы» . Physics.usyd.edu.au . Проверено 18 января 2013 г.
- ^ 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 .
- ^ Болл, Льюис (7 сентября 2015 г.). «Программа ранней науки ASKAP» (PDF) . ASKAP Ранняя наука . Проверено 6 октября 2020 г.
- ^ «Австралийские учёные нанесли на карту миллионы галактик с помощью нового телескопа» . Новости Би-би-си . 30 ноября 2020 г. Проверено 1 декабря 2020 г.
- ^ МакКоннелл, Д.; и др. (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 .
- ^ 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.
- ^ 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 . ПМИД 32461651 . S2CID 218900828 .
- ^ Осборн, Ханна (9 июля 2020 г.). « Обнаружены «странные» круги радиоволн, исходящие из неизвестного космического источника» . Newsweek . Проверено 10 июля 2020 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Официальный сайт
- Домашняя страница CSIRO
- Сайт проекта СКА Австралии и Новой Зеландии (anzSKA)
- Международный сайт СКА
- Центр Поузи
