Australský čtvercový kilometrový pole Pathfinder - Australian Square Kilometre Array Pathfinder - Wikipedia

Australský čtvercový kilometrový pole Pathfinder
CSIRO ScienceImage 2161 Zblízka radioastronomického dalekohledu s několika dalšími v pozadí.jpg
Antény dalekohledu ASKAP u Radio-astronomická observatoř Murchison v západní Austrálii
ČástAustralský národní dalekohled
Radio-astronomická observatoř Murchison
Pole čtvercového kilometru  Upravte to na Wikidata
Umístěnízápadní Austrálie, AUS
Souřadnice26 ° 41'46 ″ j. Š 116 ° 38'13 ″ východní délky / 26,696 ° J 116,637 ° V / -26.696; 116.637Souřadnice: 26 ° 41'46 ″ j. Š 116 ° 38'13 ″ východní délky / 26,696 ° J 116,637 ° V / -26.696; 116.637 Upravte to na Wikidata
OrganizaceCSIRO  Upravte to na Wikidata
Styl dalekohledurádiový interferometrUpravte to na Wikidata
webová stránkawww.atnf.csiro.au/ projekty/ askap/ Upravte to na Wikidata
Australian Square Kilometer Array Pathfinder sídlí v Austrálie
Australský čtvercový kilometrový pole Pathfinder
Umístění australského čtvercového kilometru Array Pathfinder
Commons stránka Související média na Wikimedia Commons
[upravit na Wikidata ]

The Australský čtvercový kilometrový pole Pathfinder (POŽÁDAT) je radioteleskop pole umístěné na Radio-astronomická observatoř Murchison (MRO) v Středozápad region západní Austrálie. Provozuje jej Organizace pro vědecký a průmyslový výzkum společenství (CSIRO) a je součástí Australský národní dalekohled.[1] Stavba byla zahájena koncem roku 2009 a první světlo bylo v říjnu 2012.[2][3]

ASKAP se skládá z 36 identických parabolické antény, každý o průměru 12 metrů, spolupracují jako jeden astronomický interferometr s celkem sběrná oblast přibližně 4 000 metrů čtverečních. Každá anténa je vybavena a zdroj fázovaného pole (PAF), což výrazně zvyšuje zorné pole. Tento design poskytuje rychlou rychlost průzkumu a vysokou citlivost.

Zařízení začalo jako technologický demonstrátor pro mezinárodní Pole čtvercového kilometru (SKA), plánovaný radioteleskop, který bude větší a citlivější.[4] Web ASKAP byl vybrán jako jeden ze dvou centrálních míst SKA.[5]

Popis

Vývoj a konstrukci ASKAP vedl CSIRO Astronomy and Space Science (CASS) ve spolupráci s vědci a inženýry v Nizozemsku, Kanadě a USA, stejně jako s kolegy z australských univerzit a průmyslovými partnery v Číně.[2]

Design

Externí video
ikona videa Podívejte se na video z první konstrukce antény ASKAP na MRO v lednu 2010.

Stavba a montáž nádobí byla dokončena v červnu 2012.[6]

ASKAP byl navržen jako synoptický dalekohled se širokým zorné pole, velký spektrální šířka pásma, rychlá rychlost průzkumu a velké množství simultánních základní linie.[7] Největší technickou výzvou byl design a konstrukce fázované pole zdroje, které dříve nebyly používány pro radioastronomii, a tak představovaly mnoho nových technických výzev, stejně jako dosud nejvyšší rychlost přenosu dat v radioteleskopu.

Instalace pokročilého Fázované pole Napájecí přijímač (PAF) na anténě ASKAP. Tento zdroj obsahuje 188 jednotlivých přijímačů, což výrazně rozšiřuje zorné pole paraboly ASKAP 12 m na 30 čtverečních stupňů.

ASKAP se nachází v Murchison okres v západní Austrálii, region, který je extrémně „radio-tichý“ kvůli nízké hustotě obyvatel a výslednému nedostatku rádiové rušení (generované lidskou činností), které by jinak interferovaly se slabými astronomické signály.[8] Rádiová tichá poloha je považována za přírodní zdroj a chráněna Australské společenství a Vláda státu Západní Austrálie prostřednictvím řady regulačních opatření

Data z ASKAP jsou přenášena z MRO do a superpočítač (působí jako rádiový korelátor ) na Pawsey Superpočítačové centrum v Perth.[9] Data zpracovává v téměř reálném čase a procesor potrubí spuštěním účelového softwaru.[10] Veškerá data jsou veřejně dostupná po kontrole kvality deseti vědeckými týmy ASKAP Survey Science.

Průzkum vědeckých projektů

Pole v roce 2010

Během prvních pěti let plného provozu ASKAP bude minimálně 75% jeho pozorovacího času použito na velké výzkumné vědecké projekty[11] ASKAP je určen ke studiu následujících témat:[12]

  1. Tvorba galaxií a vývoj plynu v blízkém vesmíru prostřednictvím extragalaktiky AHOJ průzkumy
  2. Evoluce, formace a populace galaxií napříč kosmický čas prostřednictvím průzkumů kontinua s vysokým rozlišením
  3. Charakterizace rádiového přechodného nebe pomocí detekce a monitorování (včetně VLBI ) z přechodný a proměnná zdroje a
  4. Vývoj magnetické pole v galaxiích nad kosmickým časem prostřednictvím polarizačních průzkumů.

Během prvních pěti let provozu bylo vybráno deset vědeckých projektů ASKAP Survey Science.[13] Oni jsou:

Nejvyšší prioritou

Nižší priorita

  • COAST: Kompaktní objekty s ASKAP: Průzkumy a načasování
  • ŘEMESLO: Průzkum Commensal Real-time ASKAP Fast Transients
  • DINGO: Hluboké vyšetřování původu neutrálních plynů[18]
  • FLASH: První velký absorpční průzkum v HI[19]
  • GASKAP: The Galactic ASKAP Spectral Line Survey[20]
  • POSSUM: Polarizační průzkum oblohy magnetismu vesmíru[21]
  • VAST: An ASKAP Survey for Variables and Slow Transients[22]
  • VLBI: Komponenty ASKAP s vysokým rozlišením: Splnění dlouhodobých specifikací SKA

Fáze výstavby a provozu

Konstrukce

Stavba ASKAP byla zahájena v roce 2009.

Boolardy Engineering Test Array

Jakmile bylo dokončeno 6 antén a vybaveno kanály s fázovaným polem a backendová elektronika, toto pole bylo pojmenováno Boolardy Engineering Test Array (BETA).[23] BETA fungovala od března 2014 do února 2016. Byl to první radioteleskop pro syntézu clony, který používal technologii fázového posuvu pole, což umožnilo vytvoření až devíti duální polarizačních paprsků. S pomocí BETA byla provedena řada astronomických pozorování, aby se otestovala činnost fázovaných posuvu pole a pomohlo uvedení do provozu a provoz konečného dalekohledu ASKAP.

Vylepšení designu

První prototypy fázovaných polí (PAF) prokázaly, že koncept fungoval, ale jejich výkon nebyl optimální. V letech 2013–2014, zatímco pole BETA fungovalo, byly přepracovány významné části ASKAP, aby se zlepšil výkon v procesu známém jako ASKAP design enhancement (ADE). Hlavní změny byly:

  1. Vylepšete design přijímače tak, aby poskytoval nižší teplota systému to by bylo zhruba konstantní napříč šířka pásma přijímačů
  2. Nahradit FPGA čipy v digitálním procesoru na rychlejší čipy s nižší spotřebou energie
  3. Vyměňte vodní chladicí systém v PAF spolehlivější Peltier systém stabilizace teploty
  4. Nahradit koaxiální přenos signálu mezi anténami a centrálním stanovištěm systémem, ve kterém byly vysokofrekvenční signály přímo modulovaný na optické signály, které se mají přenášet optické vlákno
  5. Nahraďte složitý systém převodu vysokofrekvenčního signálu přímým vzorkování Systém

Ačkoli ADE zpozdilo dokončení ASKAP, bylo to považováno za oprávněné, protože výsledný systém měl lepší výkon, byl nižší náklady a spolehlivější. První ADE PAF byl nainstalován v srpnu 2014. V dubnu 2016 bylo nainstalováno devět ADE PAF spolu s novým ADE korelátorem a další PAF byly postupně instalovány na zbývající antény v příštích několika letech.

Raná věda

Od roku 2015 do roku 2019 řada projektů ASKAP Early Science[24] byly pozorovány jménem astronomické komunity ve všech oblastech astrofyziky s primárními cíli demonstrovat schopnosti ASKAP, poskytovat data astronomické komunitě pro usnadnění vývoje technik a hodnotit výkon a vlastnosti systému. Výsledkem programu rané vědy bylo několik vědeckých prací publikovaných v recenzovaných časopisech, pomoc při uvedení nástroje do provozu a plánování plánování hlavních projektů průzkumu.

Pilotní průzkumy

Každý z deseti projektů Science Survey byl vyzván k předložení návrhu pilotního průzkumu k testování pozorovacích strategií. Tato pozorování pilotního průzkumu se uskutečnila v letech 2019--2020 a vedla k významným astrofyzikálním výsledkům.

Rapid ASKAP Continuum Survey (RACS)

Od roku 2019 do roku 2020 provedl ASKAP rychlý průzkum celé oblohy až do roku deklinace + 40 °, poskytnout mělký model radiového nebe, který usnadní kalibraci následných hlubokých průzkumů ASKAP a poskytne cenný zdroj astronomům. S typickým rms citlivost 0,2-0,4 mJy / paprsek a typické prostorové rozlišení 15-25 arcsec, RACS je výrazně hlubší a vyšší rozlišení, než srovnatelné rádiové průzkumy, jako je NVSS a SUMMY. Všechna výsledná data budou umístěna ve veřejné doméně.

Průzkum mapoval tři miliony galaxií za 300 hodin, z nichž milion je nových.[25][26]

Úplné průzkumné operace

Očekává se, že deset projektů Science Survey začne být pozorováno v roce 2021, i když před tímto datem může dojít k určitým úpravám a přeskupení projektů.

Objevy

V květnu 2020 oznámili astronomové měření mezigalaktické médium pomocí šesti rychlé rádiové záblesky pozorováno u ASKAP; jejich výsledky potvrzují stávající měření chybějící problém s baryonem.[27][28]

Zvláštní rozhlasové kruhy (ORC) jsou možnou „novou třídou astronomických objektů“ objevenou na ASKAP.[29]

Viz také

Reference

  1. ^ „Národní zařízení teleskopu v Austrálii“. CSIRO. Citováno 13. dubna 2011.
  2. ^ A b „ASKAP Fast Facts“ (PDF). CSIRO. Citováno 13. dubna 2011.
  3. ^ Fingas, Jon (5. října 2012). „Australský čtvereční kilometr Array Pathfinder bude spuštěn jako nejrychlejší radioteleskop na světě“. Engadget. Citováno 7. října 2012.
  4. ^ „Informační přehled SKA pro novináře“ (PDF). Kancelář pro vývoj projektů SKA (SPDO). Skatelescope.org. Citováno 13. dubna 2011.
  5. ^ „Zpráva pracovní skupiny SKA Siting Options“ (PDF). Organizace SKA. Skatelescope.org. 14. června 2012.
  6. ^ „Zprávy ASKAP“. Atnf.csiro.au. 18. června 2012. Citováno 18. ledna 2013.
  7. ^ „Radio-astronomická observatoř Murchison“. CSIRO. Citováno 13. dubna 2011.
  8. ^ „Největší radioteleskop na světě, Square Kilometer Array“. BBC Radio 4. Citováno 13. dubna 2011.
  9. ^ "Pawsey Center". iVEC. 14. června 2012. Archivovány od originál dne 7. března 2013.
  10. ^ „Aktualizace ASKAP Science, sv. 5“ (PDF). CSIRO. Citováno 13. dubna 2011.
  11. ^ CSIRO (8. října 2020). „ASKAP Survey Science projects“.
  12. ^ "ASKAP Science". CSIRO. Citováno 8. listopadu 2010.
  13. ^ „CSIRO nastavuje vědeckou cestu pro nový dalekohled“. CSIRO. Archivovány od originál dne 19. března 2011. Citováno 13. dubna 2011.
  14. ^ „EMU: Evoluční mapa vesmíru“. Atnf.csiro.au. 7. listopadu 2008. Citováno 18. ledna 2013.
  15. ^ Norris, Ray (2011). „EMU: Evoluční mapa vesmíru“ (PDF). Publikace Astronomické společnosti Austrálie. 28: 215–248.
  16. ^ „WALLABY - průzkum ASKAP HI All-Sky“. Atnf.csiro.au. Citováno 18. ledna 2013.
  17. ^ Koribalski, Barbel (2020). „WALLABY - průzkum SKA Pathfinder HI“ (PDF). Astrofyzika a vesmírná věda. 365: 118.
  18. ^ „DINGO“. Internal.physics.uwa.edu.au. Archivovány od originál dne 7. června 2013. Citováno 18. ledna 2013.
  19. ^ „Institut pro astronomii v Sydney - Univerzita v Sydney“. Physics.usyd.edu.au. 15. září 2011. Citováno 18. ledna 2013.
  20. ^ „GASKAP“. Citováno 18. ledna 2013.
  21. ^ „ASKAP POSSUM - domovská stránka“. Physics.usyd.edu.au. 24. srpna 2012. Archivovány od originál dne 12. října 2016. Citováno 18. ledna 2013.
  22. ^ „VAST: Proměnné a pomalé přechodné události: Hlavní - procházení domovské stránky“. Physics.usyd.edu.au. Citováno 18. ledna 2013.
  23. ^ McConnell, D. (2016). „Australský čtvercový kilometr Array Pathfinder: výkon testovacího pole Boolardy Engineering“ (PDF). Publikace Astronomické společnosti Austrálie. 33: 042.
  24. ^ Ball, Lewis (7. září 2015). „Program včasné vědy ASKAP“ (PDF). ASKAP Early Science. Citováno 6. října 2020.
  25. ^ „Australští vědci mapují miliony galaxií pomocí nového dalekohledu“. BBC novinky. 30. listopadu 2020. Citováno 1. prosince 2020.
  26. ^ McConnell, D .; et al. (2020). „Rapid ASKAP Continuum Survey I: Design and first results“. Publikace Astronomické společnosti Austrálie. 37: E048. doi:10.1017 / pasa.2020.41.
  27. ^ Slezak, Michael; Timms, Penny (27. května 2020). „Polovina hmoty ve vesmíru chyběla. Australští vědci ji právě našli.“. ABC News (on-line). Australian Broadcasting Corporation. Citováno 27. května 2020.
  28. ^ MacQuart, J.-P .; Prochaska, J. X .; McQuinn, M .; Bannister, K. W .; Bhandari, S .; Day, C. K.; Deller, A. T .; Ekers, R. D .; James, C. W .; Marnoch, L .; Osłowski, S .; Phillips, C .; Ryder, S. D .; Scott, D. R.; Shannon, R. M .; Tejos, N. (2020). "Sčítání baryonů ve vesmíru z lokalizovaných rychlých rádiových dávek". Příroda. 581 (7809): 391–395. arXiv:2005.13161. Bibcode:2020Natur.581..391M. doi:10.1038 / s41586-020-2300-2. PMID  32461651.
  29. ^ Osborne, Hannah. "'Odd 'Circles of Radio Waves Coming from Unknown Cosmic Source Discovered ". Newsweek. Citováno 10. července 2020.

externí odkazy