Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Обсерватория Саймонса
Simonsarray wide.jpg
Место будущей обсерватории Саймонса с массивом Саймонса, космологическим телескопом Атакама и POLARBEAR.
Альтернативные названияObservatorio Simons Отредактируйте это в Викиданных
Местоположение (а)Пустыня Атакама
Координаты22 ° 57′31 ″ ю.ш. 67 ° 47′15 ″ з.д. / 22,9586 ° ю.ш. 67,7875 ° з.д. / -22,9586; -67,7875 Координаты: 22 ° 57′31 ″ ю.ш. 67 ° 47′15 ″ з.д.  / 22,9586 ° ю.ш. 67,7875 ° з.д. / -22,9586; -67,7875 Отредактируйте это в Викиданных
Высота5200 м (17100 футов) Отредактируйте это в Викиданных
Длина волны27, 39, 93, 145, 225, 280 ГГц (1,110, 0,769, 0,322, 0,207, 0,133, 0,107 см)
Первый свет2020 г. Отредактируйте это в Викиданных
Стиль телескопакосмический микроволновый фон эксперимент
радиотелескоп Отредактируйте это в Викиданных
Количество телескопов4 Отредактируйте это в Викиданных
Диаметр6, 0,5 м (19 футов 8 дюймов, 1 футов 8 дюймов) Отредактируйте это в Викиданных
Веб-сайтsimonsobservatory .org Отредактируйте это в Викиданных
Обсерватория Саймонса находится в Чили.
Обсерватория Саймонса
Расположение обсерватории Саймонса
Страница общих ресурсов Связанные СМИ на Викискладе?
[ редактировать в Викиданных ]

Simons обсерватория расположена в Высоком Пустыня Атакама на севере Чили внутри Chajnator науки заповедника , на высоте 5,200 метров (17000 футов). Atacama Cosmology Telescope (ACT) и массив Simons [1] расположены поблизости , и эти эксперименты в настоящее время делает замечания космического микроволнового фона(CMB). Их цель - изучить, как возникла Вселенная, из чего она состоит и как эволюционировала до нынешнего состояния. Обсерватория Саймонса преследует одни и те же цели, но стремится использовать достижения в области технологий, чтобы делать гораздо более точные и разнообразные измерения. Кроме того, предполагается, что многие аспекты обсерватории Саймонса (оптические конструкции, детекторные технологии и т. Д.) Станут первопроходцами для будущей матрицы CMB-S4 . [2] [3] [4]

Обсерватория Саймонса стала возможной благодаря совместному гранту в размере 40,1 миллиона долларов от Фонда Саймонса и ряда участвующих университетов. [5] [6] [7] Сотрудничество большое и многонациональное с более чем 250 ученых в более чем 35 учреждениях по всему миру.

Научные цели [ править ]

Одной из основных целей обсерватории Саймонса являются поляризационные карты неба с на порядок большей чувствительностью, чем у спутника Planck . Это позволит лучше измерить космологические параметры, а также откроет возможности для широкого круга других наук. Примеры включают гравитационное линзирование микроволнового фона, первичный биспектр, а также тепловые и кинематические эффекты Сюняева-Зельдовича . Если исключить сигнал с большой угловой поляризацией, можно будет измерить тензорно-скалярное отношение. Обзор также предоставит устаревший каталог из 16 000 скоплений галактик и более 20 000 внегалактических источников. Подробности опубликованы в прогнозной газете. [8]

Частоты [ править ]

Пик CMB находится на частоте 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 удалить передний план, такой как излучение нашей галактики. Поскольку эти передние планы имеют спектр, отличный от CMB, за счет использования более высоких и низких частот, их можно разделить. Обсерватория Саймонса использует точные центры полос частот: 27, 39, 93, 145, 225 и 280 ГГц.

Телескопы [ править ]

Чтобы достичь достаточно высокого углового разрешения для некоторых научных целей, необходим телескоп с апертурой более 5 метров. Чтобы уменьшить систематические эффекты, которые становятся основным источником ошибок в картах с очень низким уровнем шума, обсерватория Саймонса построит 6-метровый телескоп и будет освещать главное зеркало до 5,5 метров. В то же время для достижения других научных целей требуется очень низкий уровень шума на больших угловых масштабах, чего не может достичь 6-метровый телескоп. По этой причине обсерватория Саймонса также построит три телескопа по 0,5 метра и объединит наборы данных для анализа.

Телескоп с большой апертурой (LAT) [ править ]

Телескоп диаметром 6 метров имеет дизайн Crossed Dragone . На частоте 90 ГГц он имеет поле зрения более 7,8 градусов. В настоящее время он строится компанией Vertex Antennentechnik в Германии. [9] Этот телескоп идентичен конструкции более высокочастотного телескопа CCAT-prime, который также находится в стадии строительства.

Поперечный разрез телескопа с большой апертурой обсерватории Саймонса, показывающий зеркала, размещенные на возвышении. Белый велосипедист справа - криостат диаметром 2,4 метра.

Детекторы на LAT будут размещены в одном большом криостате диаметром более 2,4 метра. В нем будет размещено до 13 оптических трубок, состоящих из трех охлаждаемых кремниевых линз (для перефокусировки света из вторичного фокуса телескопа на детекторы) и упора Лио на изображение главного зеркала (для предотвращения попадания паразитного света от конструкции телескопа детекторы). [10] 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. [11]

Телескопы с малой апертурой (SAT) [ править ]

Телескопы с малой апертурой представляют собой преломляющие телескопы с 3 асферическими кремниевыми линзами и вращающейся полуволновой пластиной . Каждый телескоп имеет поле зрения более 35 градусов. Преодоление систематических эффектов, таких как прием сигналов от 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 сопутствующих движущихся частей. экраны в небо.

SAT на его креплении показывает сопутствующий экран и электронику для считывания показаний детекторов и криогенную аппаратуру, необходимую для их охлаждения до температуры ниже 100 мК. Фиксированный заземляющий экран не показан.

Детекторы [ править ]

Обсерватория Саймонса будет использовать болометры Transition Edge Sensor (TES) . Эти устройства будут охлаждаться до 100 мК внутри криостатов с использованием охладителей с импульсной трубкой для охлаждения до температуры ниже 4 Кельвинов и холодильников разбавления для заключительных стадий охлаждения 1 К и 100 мкК. Примерно 60 000 болометров, примерно половина из которых находится на LAT, а остальная часть - на SAT. Для считывания показаний детекторов будет использоваться схема микроволнового мультиплексирования .

Текущий статус [ править ]

По состоянию на ноябрь 2019 года ни один из 4 телескопов не завершен или находится на площадке в Чили. Тем не менее, окончательные проекты существуют, и строительство начнется в ближайшее время. Завершено геологическое изучение площадки обсерватории и началась подготовка к установке инфраструктуры площадки (электричество, дороги, интернет, здания). Созданы криостаты для всех телескопов и проводятся первоначальные тепловые испытания.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Сузуки, А .; и другие. (2015). "POLARBEAR-2 и эксперимент Симонса". Журнал физики низких температур . 184 (3–4): 805–810. arXiv : 1512.07299 . DOI : 10.1007 / s10909-015-1425-4 .
  2. ^ Внутри науки (2017-02-23). «Заглянем глубже в наше космическое прошлое. Ученые раскрывают планы будущих экспериментов по изучению слабых остатков, оставленных Большим взрывом» . insidescience.org . Проверено 5 марта 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  3. ^ Симметрия. «2016 год в физике элементарных частиц» . symrymagazine.org . Проверено 5 марта 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  4. ^ Картлидж, Эдвин (2017). «Огромная микроволновая обсерватория для поиска космической инфляции» . Природа . DOI : 10.1038 / nature.2017.22920 .
  5. ^ Scientific American. «Охота на гравитационные волны Большого взрыва получила прирост в 40 миллионов долларов» . Scientificamerican.com . Проверено 5 марта 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  6. ^ Фотоника СМИ. «Обсерватория Саймонса получила 40 миллионов долларов на продвижение телескопов и детекторов» . photonics.com .
  7. ^ Space Daily. «Обсерватория Саймонса исследует раннюю Вселенную» . spacedaily.com . Проверено 5 марта 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  8. ^ Ade, P .; и другие. (2019). «Обсерватория Саймонса: научные цели и прогнозы». Журнал космологии и физики астрономических частиц . 2019 (2): 056. arXiv : 1808.07445 . DOI : 10.1088 / 1475-7516 / 2019/02/056 .
  9. ^ "Калифорнийский университет в Сан-Диего подписывается на исследование космоса с помощью нового массивного телескопа в Южной Америке" . ucsdnews.ucsd.edu . Проверено 21 декабря 2017 .
  10. ^ Дикер, SR; и другие. (2018). Маршалл, Хизер К.; Спиромилио, Джейсон (ред.). «Холодная оптика для телескопа обсерватории Саймонса с большой апертурой». SPIE: Астрономическое оборудование . 10700 : 107003E. arXiv : 1808.05058 . Bibcode : 2018SPIE10700E..3ED . DOI : 10.1117 / 12.2313444 . ISBN 9781510619531.
  11. ^ Чжу, Нинфэн; и другие. (2018). Гао, Цзянь-Жун; Змуидзинас, Йонас (ред.). "Обзор конструкции приемника телескопа с большой апертурой обсерватории Саймонса". SPIE: Астрономическое оборудование . 10708 : 1070829. arXiv : 1808.10037 . Bibcode : 2018SPIE10708E..29Z . DOI : 10.1117 / 12.2312871 . ISBN 9781510619692.