Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Австралийский квадратный километр Array Pathfinder
CSIRO ScienceImage 2161 Крупный план радиоастрономического телескопа и еще несколько на заднем плане.
Антенны телескопа ASKAP в Радиоастрономической обсерватории Мерчисон в Западной Австралии
ЧастьАвстралийский телескоп Национальный объект
Радиоастрономическая обсерватория Мерчисон
Квадратный километр Отредактируйте это в Викиданных
Местоположение (а)Западная Австралия , Австралия
Координаты26 ° 41′46 ″ ю.ш. 116 ° 38′13 ″ в.д. / 26,696 ° ю. Ш. 116,637 ° в. / -26,696; 116,637 Координаты: 26 ° 41′46 ″ ю.ш. 116 ° 38′13 ″ в.д.  / 26,696 ° ю. Ш. 116,637 ° в. / -26,696; 116,637 Отредактируйте это в Викиданных
ОрганизацияCSIRO Отредактируйте это в Викиданных
Стиль телескопарадиоинтерферометр Отредактируйте это в Викиданных
Интернет сайтwww .atnf .csiro .au / projects / askap / Отредактируйте это в Викиданных
Система Pathfinder с системой измерения австралийских квадратных километров находится в Австралии.
Австралийский квадратный километр Array Pathfinder
Расположение системы Pathfinder на австралийской площади
Страница общин Связанные СМИ на Викискладе?
[ редактировать в Викиданных ]

Australian Square Километры Массив Pathfinder ( ASKAP ) является радиотелескоп массив расположен на Мерчисонском Радио-астрономическая обсерватория (MRO) в Серединах Западного региона Западной Австралии . Он находится в ведении Организации научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO) и является частью Австралийского национального фонда телескопа . [1] Строительство началось в конце 2009 года, а первые огни были в октябре 2012 года. [2] [3]

ASKAP состоит из 36 идентичных параболических антенн , каждая диаметром 12 метров, работающих вместе как единый астрономический интерферометр с общей площадью сбора около 4000 квадратных метров. Каждая антенна оснащена фазированной антенной решеткой ( ФАР ), значительно увеличивающей поле зрения . Такая конструкция обеспечивает высокую скорость съемки и высокую чувствительность.

Объект начинался как демонстрация технологий для международной решетки квадратных километров (SKA), планируемого радиотелескопа, который будет больше и более чувствительным. [4] Площадка АСКАП была выбрана в качестве одного из двух центральных мест СКА. [5]

Описание [ править ]

Разработкой и созданием ASKAP руководила компания CSIRO Astronomy and Space Science (CASS) в сотрудничестве с учеными и инженерами из Нидерландов, Канады и США, а также с коллегами из австралийских университетов и отраслевыми партнерами в Китае. [2]

Дизайн [ править ]

Внешнее видео
значок видео Посмотрите видео о строительстве первой антенны ASKAP на MRO в январе 2010 года.

Строительство и сборка посуды завершена в июне 2012 года. [6]

АСКАП был разработан как синоптический телескоп с широким полем зрения , большой спектральной полосой , высокой скоростью съемки и большим количеством одновременных базовых линий . [7] Самой большой технической проблемой была разработка и создание источников питания с фазированной антенной решеткой , которые ранее не использовались в радиоастрономии, и поэтому представляли много новых технических проблем, а также самую высокую скорость передачи данных, с которой до сих пор сталкивались радиотелескопы. .

Установка усовершенствованного приемника Phased Array Feed (PAF) на антенну ASKAP. Этот канал включает 188 отдельных приемников, что значительно расширяет поле обзора антенны ASKAP 12 м до 30 квадратных градусов.

АСКАП расположен в районе Мерчисон в Западной Австралии, регионе, который является чрезвычайно «радиомолчным» из-за низкой плотности населения и, как следствие, отсутствия радиопомех (создаваемых деятельностью человека), которые в противном случае мешали бы слабым астрономическим сигналам . [8] Тихое место для радиосвязи признано природным ресурсом и охраняется Австралийским Содружеством и правительством штата Западная Австралия с помощью ряда регулирующих мер.

Данные из ASKAP передаются от MRO на суперкомпьютер (действующий как радиокоррелятор ) в суперкомпьютерном центре Pawsey в Перте . [9] Данные обрабатываются в режиме, близком к реальному времени, с помощью конвейерного процессора, на котором работает специально разработанное программное обеспечение. [10] Все данные становятся общедоступными после проверки качества десятью исследовательскими группами ASKAP.

Обзор научных проектов [ править ]

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 с помощью внегалактических обзоров HI
  2. Эволюция, формирование и заселение галактик в космическом времени с помощью непрерывных обзоров с высоким разрешением
  3. Определение характеристик нестационарного радиоизлучения посредством обнаружения и мониторинга (включая РСДБ ) переходных и переменных источников, а также
  4. Эволюция магнитных полей в галактиках за космическое время по поляризационным обзорам.

Было выбрано десять исследовательских проектов ASKAP для реализации в течение первых пяти лет работы. [13] Это:

Наивысший приоритет [ править ]

  • EMU: эволюционная карта Вселенной [14] [15]
  • WALLABY: Обзор вслепую вслепую Widefield ASKAP L-Band Legacy [16] [17]

Низкий приоритет [ править ]

  • ПОБЕРЕЖЬЕ: компактные объекты с ASKAP: исследования и выбор времени
  • CRAFT: исследование Commensal в режиме реального времени ASKAP Fast Transients
  • DINGO: Глубокие исследования происхождения нейтрального газа [18]
  • FLASH: Первое крупное исследование поглощения в HI [19]
  • GASKAP: Обзор спектральных линий галактики ASKAP [20]
  • POSSUM: Поляризационный обзор неба для определения магнетизма Вселенной [21]
  • VAST: исследование ASKAP для переменных и медленных переходных процессов [22]
  • VLBI: компоненты высокого разрешения ASKAP: соответствие широким базовым спецификациям для SKA

Фазы строительства и эксплуатации [ править ]

Строительство [ править ]

Строительство АСКАП началось в 2009 году.

Массив инженерных тестов Буларди [ править ]

После того, как 6 антенн были завершены и оснащены фазированными антенными решетками 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 синтезированной апертурой, в котором использовалась технология фазированной антенной решетки, позволяющая формировать до девяти лучей с двойной поляризацией. С помощью BETA была проведена серия астрономических наблюдений для проверки работы фидеров с фазированной антенной решеткой, а также для облегчения ввода в эксплуатацию и эксплуатации последнего телескопа ASKAP.

Улучшение дизайна [ править ]

Первые прототипы источников питания с фазированной решеткой (PAF) доказали, что концепция работает, но их производительность не была оптимальной. В 2013–2014 годах, когда массив BETA был в рабочем состоянии, значительные разделы ASKAP были переработаны для повышения производительности в процессе, известном как усовершенствование конструкции ASKAP (ADE). Основные изменения:

  1. Улучшение конструкции 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. Замена системы водяного охлаждения в САФ более надежной системой стабилизации температуры Пельтье.
  4. Заменить передачу коаксиального сигнала между антеннами и центральным узлом на систему, в которой радиочастотные сигналы напрямую модулируются на оптические сигналы, передаваемые по оптическому волокну.
  5. Заменить сложную систему преобразования сигнала радиочастоты путем непосредственного отбора проб системы

Хотя ADE задержала завершение ASKAP, это было сочтено оправданным, поскольку получившаяся система имела лучшую производительность, была более низкой стоимостью и более надежной. Первый ADE PAF был установлен в августе 2014 года. К апрелю 2016 года были установлены девять ADE PAF вместе с новым коррелятором ADE, и в течение следующих нескольких лет на оставшиеся антенны было постепенно установлено больше PAF.

Ранняя наука [ править ]

С 2015 по 2019 год от имени астрономического сообщества проводилось наблюдение за серией ранних научных проектов ASKAP [24] во всех областях астрофизики с основной целью демонстрации возможностей ASKAP, предоставления данных астрономическому сообществу для облегчения разработки. методов и оценки производительности и характеристик системы. Ранняя научная программа привела к появлению нескольких научных статей, опубликованных в рецензируемых журналах, а также помогла ввести прибор в эксплуатацию и направить планирование основных исследовательских проектов.

Пилотные опросы [ править ]

Каждому из десяти проектов научных исследований было предложено подать предложение о проведении пилотного исследования для проверки стратегий наблюдений. Эти пилотные обзорные наблюдения проводились в 2019-2020 годах и привели к значительным астрофизическим результатам.

Rapid ASKAP Continuum Survey (RACS) [ править ]

С 2019 по 2020 год ASKAP провела быструю съемку всего неба до склонения + 40 °, чтобы получить неглубокую модель радионеба для калибровки последующих глубоких исследований ASKAP, а также предоставить ценный ресурс для астрономов. Обладая типичной среднеквадратичной чувствительностью 0,2-0,4 мЯн / луч и типичным пространственным разрешением 15-25 угловых секунд, RACS значительно глубже и с более высоким разрешением, чем сопоставимые радиообзоры, такие как NVSS и SUMMS . Все полученные данные будут размещены в открытом доступе.

Обзор позволил нанести на карту три миллиона галактик за 300 часов, миллион из которых новые. [25] [26]

Полный обзор операций [ править ]

Ожидается, что наблюдения за десятью проектами Science Survey начнутся в 2021 году, хотя до этой даты могут быть некоторые корректировки и корректировки проектов.

Открытия [ править ]

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

Нечетные радиокружки (ORC) - это возможный «новый класс астрономических объектов», обнаруженный в ASKAP. [29]

См. Также [ править ]

  • Список радиотелескопов
  • AARNet
  • ЛОФАР
  • MeerKAT

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Австралийский национальный объект телескопа" . CSIRO . Проверено 13 апреля 2011 года .
  2. ^ a b "Быстрые факты ASKAP" (PDF) . CSIRO . Проверено 13 апреля 2011 года .
  3. ^ Fingas, Джон (5 октября 2012). «Australia Square Kilometer Array Pathfinder становится самым быстрым радиотелескопом в мире» . Engadget . Проверено 7 октября 2012 года .
  4. ^ "Информационный бюллетень СКА для журналистов" (PDF) . Офис развития проектов СКА (СПДО) . Skatelescope.org . Проверено 13 апреля 2011 года .
  5. ^ «Отчет рабочей группы по вариантам размещения SKA» (PDF) . Организация СКА . Skatelescope.org. 14 июня 2012 г.
  6. ^ "Новости АСКАП" . Atnf.csiro.au. 18 июня 2012 . Проверено 18 января 2013 года .
  7. ^ "Радиоастрономическая обсерватория Мерчисон" . CSIRO . Проверено 13 апреля 2011 года .
  8. ^ "Самый большой в мире радиотелескоп, массив квадратных километров" . Радио BBC 4 . Проверено 13 апреля 2011 года .
  9. ^ "Pawsey Center" . iVEC. 14 июня 2012 года Архивировано из оригинала 7 марта 2013 года .
  10. ^ "Новости науки ASKAP, Vol. 5" (PDF) . CSIRO . Проверено 13 апреля 2011 года .
  11. ^ CSIRO (8 октября 2020 г.). «Научные проекты АСКАП» .
  12. ^ "АСКАП Наука" . CSIRO . Проверено 8 ноября 2010 года .
  13. ^ "CSIRO устанавливает научный путь для нового телескопа" . CSIRO. Архивировано из оригинального 19 марта 2011 года . Проверено 13 апреля 2011 года .
  14. ^ «EMU: эволюционная карта Вселенной» . Atnf.csiro.au. 7 ноября 2008 . Проверено 18 января 2013 года .
  15. ^ Норрис, Рэй (2011). «EMU: Эволюционная карта Вселенной» (PDF) . Публикации Астрономического общества Австралии . 28 : 215–248.
  16. ^ "WALLABY - Обзор всего неба ASKAP HI" . Atnf.csiro.au . Проверено 18 января 2013 года .
  17. ^ Koribalski, усач (2020). "WALLABY - обзор SKA Pathfinder HI" (PDF) . Астрофизика и космическая наука . 365 : 118.
  18. ^ «ДИНГО» . Internal.physics.uwa.edu.au. Архивировано из оригинала 7 июня 2013 года . Проверено 18 января 2013 года .
  19. ^ "Сиднейский институт астрономии - Сиднейский университет" . Physics.usyd.edu.au. 15 сентября 2011 . Проверено 18 января 2013 года .
  20. ^ "ГАСКАП" . Проверено 18 января 2013 года .
  21. ^ "ASKAP POSSUM - Домашняя страница" . Physics.usyd.edu.au. 24 августа 2012 года Архивировано из оригинала 12 октября 2016 года . Проверено 18 января 2013 года .
  22. ^ "VAST: переменные и медленные переходные процессы: Главная страница - просмотр домашней страницы" . Physics.usyd.edu.au . Проверено 18 января 2013 года .
  23. Перейти ↑ McConnell, D. (2016). "Первопроходец на австралийском квадратном километре: производительность системы инженерных испытаний Буларди" (PDF) . Публикации Астрономического общества Австралии . 33 : 042.
  24. ↑ Болл, Льюис (7 сентября 2015 г.). «Программа ранней науки АСКАП» (PDF) . АСКАП Ранняя наука . Дата обращения 6 октября 2020 .
  25. ^ "Австралийские ученые нанесли на карту миллионы галактик с помощью нового телескопа" . Новости BBC. 30 ноября 2020 . Дата обращения 1 декабря 2020 .
  26. ^ МакКоннелл, Д .; и другие. (2020). «Экспресс-опрос ASKAP Continuum I: разработка и первые результаты» . Публикации Астрономического общества Австралии . 37 : E048. DOI : 10,1017 / pasa.2020.41 .
  27. ^ Слезак, Майкл; Тиммс, Пенни (27 мая 2020 г.). «Половина материи во Вселенной отсутствовала. Австралийские ученые только что нашли ее» . ABC News (он-лайн) . Австралийская радиовещательная корпорация . Дата обращения 27 мая 2020 .
  28. ^ MacQuart, J.-P .; Прочаска, JX; McQuinn, M .; Баннистер, кВт; Bhandari, S .; День, СК; Деллер, AT; Экерс, РД; Джеймс, CW; Marnoch, L .; Ословский, С .; Phillips, C .; Райдер, SD; Scott, DR; Шеннон, РМ; Техос, Н. (2020). «Перепись барионов во Вселенной по локализованным быстрым радиовсплескам». Природа . 581 (7809): 391–395. arXiv : 2005.13161 . Bibcode : 2020Natur.581..391M . DOI : 10.1038 / s41586-020-2300-2 . PMID 32461651 . 
  29. ↑ Осборн, Ханна. « „ Круги нечетного“радиоволн Coming из неизвестного космического источника Обнаружены» . Newsweek . Проверено 10 июля 2020 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Официальный веб-сайт
  • Домашняя страница CSIRO
  • Сайт проекта Австралии и Новой Зеландии SKA (anzSKA)
  • Международный сайт СКА
  • Центр Pawsey