MeerKAT - MeerKAT - Wikipedia
![]() Miska typu MeerKAT | |
Alternativní názvy | Dalekohled Karoo Array ![]() |
---|---|
Část | Jihoafrické radioastronomické observatoře![]() |
Umístění | Severní mys, Jižní Afrika |
Souřadnice | 30 ° 43'16 ″ j 21 ° 24'40 ″ východní délky / 30,721 ° J 21,411 ° VSouřadnice: 30 ° 43'16 ″ j 21 ° 24'40 ″ východní délky / 30,721 ° J 21,411 ° V ![]() |
Organizace | Ústav vědy a inovace Národní výzkumná nadace ![]() |
Vlnová délka | 3 cm (10,0 GHz) - 30 cm (1 000 MHz) |
První světlo | 16. července 2016![]() |
Styl dalekohledu | rádiový interferometr![]() |
Počet dalekohledů | 64 ![]() |
Průměr | 13,5 m (44 ft 3 v) ![]() |
Sběratelská oblast | 9 000 m2 (97 000 čtverečních stop) ![]() |
webová stránka | www![]() |
![]() ![]() Umístění MeerKAT | |
![]() | |
MeerKAT, původně Dalekohled Karoo Array, je radioteleskop skládající se ze 64 antén v Severní mys Jižní Afriky. V roce 2003 předložila Jihoafrická republika projev zájmu o hostování Pole čtvercového kilometru (SKA) Radioteleskop v Africe a místně navržený a vyrobený MeerKAT byl začleněn do první fáze SKA. MeerKAT byl spuštěn v roce 2018.
Spolu s Vodíková epocha reionizačního pole (HERA), také v Jižní Africe, a dva radioteleskopy v západní Austrálie, Australský SKA Pathfinder (ASKAP) a Murchison Widefield Array (MWA) je MeerKAT jedním ze čtyř předchůdců konečné SKA.
Dějiny
![]() | Tato sekce potřebuje expanzi. Můžete pomoci přidávat k tomu. (Prosince 2020) |
MeerKAT je předchůdcem pole SKA-mid, stejně jako Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA), Australian SKA Pathfinder (ASKAP) a Murchison Widefield Array (MWA).[1]
Popis
Nachází se na webu SKA v Karoo, a je průkopníkem technologií a vědy SKA-mid. Byl navržen inženýry v rámci Jihoafrická radioastronomická observatoř a jihoafrický průmysl a většina hardwaru a softwaru pocházela z Jižní Afriky. Obsahuje 64 antén, každá o průměru 13,5 m, vybavených kryogenními přijímači. Antény mají pozice pro čtyři přijímače a jedna ze tří volných pozic bude obsazena přijímači v pásmu S poskytovanými Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR). Konfigurace pole má 61% antén umístěných v kruhu o průměru 1 km a zbývajících 39% je distribuováno v okruhu 4 km.[Citace je zapotřebí ]
Výstupy přijímače jsou okamžitě digitalizovány na anténě a digitální datové toky jsou přenášeny do budovy procesoru Karoo Array (KAPB) přes zakopaná optická vlákna. Signály antény jsou zpracovávány digitálním procesorem signálu Correlator / Beamformer (CBF). Data z CBF jsou předávána do počítačového klastru vědeckých procesorů a diskových úložných modulů. Data antény MeerKAT jsou také k dispozici řadě digitálních backendů poskytovaných uživatelem prostřednictvím CBF, včetně vyhledávacích modulů pulsar a fast radio burst (FRB), přesného systému časování pulsar a SETI signální procesor. Systém časové a frekvenční reference (TFR) poskytuje hodinové a absolutní časové signály požadované digitizéry a dalšími subsystémy dalekohledu. Tento systém TFR zahrnuje dva hodiny vodíkového maseru, dva atomové hodiny rubidia, přesný krystalový oscilátor a sadu přijímacích systémů GNSS pro přenos času s UTC.[Citace je zapotřebí ]
Masivní výpočetní systémy a systémy pro zpracování digitálního signálu umístěné na KAPB jsou umístěny ve velké stíněné komoře (nebo Faradayova klec ) aby se zabránilo rádiovým signálům ze zařízení, které by rušily citlivé rádiové přijímače. Samotný KAPB je částečně zakopán pod úrovní terénu, aby poskytoval další ochranu proti vysokofrekvenčnímu rušení (RFI) a zajišťoval teplotní stabilitu. V KAPB je také zařízení na úpravu energie pro celou lokalitu, včetně tří dieselových rotačních jednotek UPS, které zajišťují nepřerušené napájení celé lokality.[Citace je zapotřebí ]
Dálkové optické vlákno přenáší data z KAPB do Centra pro vysoce výkonné výpočty (CHPC) a kanceláře SARAO v Kapském Městě a poskytuje kontrolní a monitorovací spojení s operačním centrem SARAO v Kapském Městě. Zpracování a redukce dat z dalekohledu se provádí na výpočetních zařízeních poskytovaných systémy MeerKAT SP a na dalších vysoce výkonných počítačových zařízeních poskytovaných uživateli MeerKAT.[Citace je zapotřebí ]
Specifikace
MeerKAT byl slavnostně otevřen v červenci 2018[2] Skládá se ze 64 talířů o průměru 13,5 metrů s offsetem gregoriánský konfigurace.[3] Konfigurace ofsetové paraboly byla zvolena, protože její neblokovaná clona poskytuje nekompromisní optický výkon a citlivost, vynikající kvalitu obrazu a dobré odmítnutí nežádoucího vysokofrekvenčního rušení ze satelitů a pozemních vysílačů. Rovněž usnadňuje instalaci více přijímacích systémů v primární a sekundární ohniskové oblasti a představuje referenční návrh pro koncept SKA ve středním pásmu.[4]
MeerKAT podporuje širokou škálu režimů pozorování, včetně hlubokého kontinua, polarizace a spektrální čára zobrazování, načasování pulsaru a přechodná vyhledávání. K dispozici je řada standardních datových produktů, včetně zobrazovacího kanálu. K dispozici je také řada „datových čepů“ pro podporu přístrojů poskytovaných uživatelem. Plánuje se značné úsilí v oblasti designu a kvalifikace, aby byla zajištěna vysoká spolehlivost k dosažení nízkých provozních nákladů a vysoké dostupnosti.
Počet antén | 64 |
Průměr misky | 13,5 m |
Minimální základní linie | 29 m |
Maximální základní linie | 8 km |
Frekvenční pásma (přijímače) | 0,58 - 1,015 GHz 1 - 1,75 GHz 8 - 14,5 GHz |
Dynamický rozsah kontinuálního zobrazování na 1,4 GHz | 60 dB |
Dynamický rozsah line-to-line na 1,4 GHz | 40 dB |
Dynamický zobrazovací rozsah mozaiky na 1,4 GHz | 27 dB |
Lineární polarizační křížová vazba přes paprsek -3 dB | -30 dB |
64 jídel MeerKAT je distribuováno do dvou komponent:
- Hustá vnitřní složka obsahující 70% pokrmů. Ty jsou distribuovány dvourozměrným způsobem s a Gaussovo rozdělení s průměrným rozptylem 300 m, nejkratší základní linií 29 ma nejdelší základní linií 1 km.
- Vnější složka obsahující 30% pokrmů. Ty jsou také distribuovány v dvourozměrném Gaussově rozdělení s průměrným rozptylem 2 500 ma nejdelší základní linií 8 km.
Harmonogram výstavby
Aby získali zkušenosti s konstrukcí interferometrických dalekohledů, zkonstruovali členové dalekohledu Karoo Array Telescope Fázovaný experimentální demonstrátor (PED) na Jihoafrická astronomická observatoř v Kapské město v letech 2005 až 2007.[5]
V průběhu roku 2007 byl na dálnici XDM postaven 15metrový experimentální vývojový teleskop (XDM) Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory sloužit jako testovací postel pro MeerKAT.[6]
Stavba prekurzorového pole MeerKAT (MPA - také známá jako KAT-7) na místě byla zahájena v srpnu 2009.[7] V dubnu 2010 byly čtyři ze sedmi prvních misek spojeny dohromady jako integrovaný systém, který vytvořil svůj první interferometrický snímek astronomického objektu. V prosinci 2010 došlo k úspěšné detekci velmi dlouhá základní interferometrie (VLBI) třásně mezi 26 m anténou Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory a jedním z mís KAT-7.[8]
Přes původní plány dokončit MeerKAT do roku 2012,[9] stavba byla na konci roku 2010 pozastavena z důvodu restrukturalizace rozpočtu. Ministr vědy Naledi Pandor popřel, že by pozastavení znamenalo jakýkoli útlum projektu SKA nebo „vnější úvahy“.[10] Stavba MeerKAT neobdržela v letech 2010/11 a 2011/12 žádné financování.[11] V jihoafrickém národním rozpočtu na rok 2012 se předpokládá, že do roku 2015 bude dokončeno pouze 15 antén MeerKAT.[12]
Poslední z železobeton základy antén MeerKAT byly dokončeny 11. února 2014. Téměř 5 000 m3 betonu a více než 570 tun oceli bylo použito na vybudování 64 základen za období 9 měsíců.[13]
MeerKAT má být dokončen ve třech fázích. První fáze bude zahrnovat všechny antény, ale bude namontován pouze první přijímač. K dispozici je šířka pásma zpracování 750 MHz. Pro druhou a třetí fázi budou namontovány zbývající dva přijímače a šířka pásma zpracování se zvýší na minimálně 2 GHz s cílem 4 GHz. Po dokončení konstrukce všech šedesáti čtyř antén MeerKAT začaly ověřovací testy, které zajišťují správnou funkci přístrojů.[14] Následně bude MeerKAT uveden do provozu ve druhé polovině roku 2018 a řada pak bude online pro vědecké operace.
Inaugurace
Dne 13. července 2018 náměstek prezidenta Jihoafrické republiky, David Mabuza, uvedl do života dalekohled MeerKAT a odhalil snímek vytvořený společností MeerKAT, který odhalil nebývalé detaily oblasti obklopující supermasivní černou díru ve středu naší Mléčné dráhy.
64 antén MeerKAT bude začleněno do Fáze 1 středního frekvenčního pole SKA, jakmile bude postaveno a uvedeno do provozu 133 antén SKA na webu Karoo, což povede k celkem 197 antén pro pole SKA. Celá infrastruktura aktuálně spojená s MeerKAT bude přenesena do pole SKA. KAPB má kapacitu pro uložení dalšího vybavení požadovaného SKA Mid.
2011 Prekurzor (KAT-7) | 2016 Fáze 1 MeerKAT | 2018 MeerKAT Fáze 2 a 3 | |
---|---|---|---|
Počet jídel | 7 | 64 | 64 |
Pásma přijímače (GHz) | 0.9 – 1.6 | 1.00 – 1.75 | 0.58 – 1.015 1.00 – 1.75 8 – 14.5 |
Max. Zpracovaná BW (GHz) | 0.256 | 0.75 | 2 (cíl 4) |
Max. Základní linie (km) | 0.2 | 8 | 20 |
Minimální základní linie (m) | 20 | 29 | 29 |
Vědecké cíle
Vědecké cíle průzkumů MeerKAT jsou v souladu s hlavními hnacími silami vědy pro první fázi SKA, což potvrzuje označení MeerKAT jako předchůdce SKA. Pět let pozorování času na MeerKAT bylo přiděleno předním astronomům, kteří požádali o čas na výzkum.
Stránky
Jihoafrické ministerstvo pro vědu a technologii prostřednictvím NRF a SARAO investovalo více než 760 milionů R do infrastruktury v jihoafrickém areálu SKA. Díky inovativnímu designu a konstrukci infrastruktury vytvořené pro MeerKAT, stejně jako prostředí RFI-tiché, příznivým fyzickým vlastnostem místa a technickým znalostem na místě bylo místo v Karoo umístěno jako ideální místo pro další radioastronomické experimenty.
Radiový dalekohled HERA (Hydrogen Epoch of Reionisation Array) je jedním z takových přístrojů umístěných společně v jihoafrickém SKA místě. HERA je navržena tak, aby poprvé detekovala rádiové signály od prvních hvězd a galaxií, které vznikly na počátku života vesmíru. Jihoafričtí inženýři a vědci spolupracují se svými kolegy na Kalifornské univerzitě v Berkeley v USA a na Cambridge University ve Velké Británii na budování HERA a využití jejích jedinečných a základních vědeckých schopností.
Další experimenty, které byly zkonstruovány na místě SA SKA, zahrnují PAPER (Precision Array to Probe the Epoch of Ionisation) a C-BASS (C-Band All Sky Survey).
Aby byla zajištěna dlouhodobá životaschopnost stránky Karoo pro MeerKAT a SKA a pro další radioastronomické přístroje, přijal jihoafrický parlament v roce 2007 zákon o astronomické geografické výhodě. Tento zákon dává ministrovi vědy a technologie oprávnění chránit oblasti, které mají prostřednictvím předpisů strategický národní význam pro astronomii a související vědecké úsilí.
Objevy
V září 2019 objevil mezinárodní tým astronomů využívajících jihoafrický radioteleskop MeerKAT obrovské struktury podobné balónům, které se tyčí stovky světelných let nad a pod středem naší galaxie.[15]
Věda a technika v Jižní Africe a SKA
Zkušenosti získané jihoafrickými inženýry při navrhování a konstrukci MeerKAT byly přeneseny do designu SKA, což snižuje rizika a náklady na vývoj. Jihoafričtí inženýři v rámci SARAO a jihoafričtí průmysloví partneři se zúčastnili 7 z 11 konsorcií strojírenského designu SKA, což představuje přibližně 10% pracovní síly v těchto mezinárodně distribuovaných konsorciích. Konsorcium Infrastructure South Africa Consortium a Konsorcium Assembly, Integration, Verification (AIV) vedla SARAO a účast Jihoafrické republiky byla v konsorciu DISH Consortium, Consortium Science Data Processor (SDP), Signal and Data Transport (SaDT Consortium) , Konsorcium Telescope Manager (TM) a Konsorcium středofrekvenční clony. Jihoafričtí inženýři dohlíželi na aspekty systémového inženýrství 5 konsorcií. SARAO podepsalo memorandum o porozumění se SKAO, aby poskytlo zdroje pro překlenovací aktivity, které budou pokračovat ve vývoji subsystémů SKA, jakmile konsorcia ukončily svou práci. Účast jihoafrických průmyslových partnerů na předchozí práci konsorcia a budoucích překlenovacích činnostech usnadňuje SARAO prostřednictvím iniciativy financování Programu finanční pomoci (FAP).
Vědci ze SARAO a jihoafrických univerzit jsou dobře zastoupeni v různých vědeckých pracovních skupinách SKA (SWGs), přičemž přibližně 10% autorů článků v SKA Science Book má přidružené jihoafrické instituce. Velké vědecké projekty MeerKAT (LSP) jsou úzce propojeny s vědeckým případem SKA a mezi týmy LSP a přidruženými SWG existuje velké překrývání členství.
Rozvoj kapacit pro radioastronomii v Africe
SARAO zahájilo v roce 2005 program rozvoje kapacit, aby vytvořilo potřebné dovednosti pro návrh, konstrukci a provoz dalekohledů SKA a MeerKAT a aby optimálně využilo tyto radioteleskopy pro výzkum. Jakmile je uveden do provozu, zahájila společnost SARAO program rozvoje kapacit. společnosti SARAO a je vyvinuta pro vývoj a udržení vynikajících výzkumníků, inženýrů a řemeslníků potřebných k zajištění úspěchu MeerKAT a SKA v Jižní Africe. K dnešnímu dni program poskytl více než 1 000 stipendií a stipendií na všech příslušných akademických úrovních a pro řadu příslušných kvalifikací. Program je vyhledávaný zahraničními akademickými kolegy kvůli jeho úspěchu v rozvoji, z nízké základny, významných odborných znalostí v radioastronomii za posledních 14 let.
Vědecké projekty | Vedoucí výzkumu |
---|---|
Testování Einstein teorie gravitace a gravitační záření - Zkoumání fyziky záhadných neutronových hvězd pomocí pozorování pulzarů. | Profesor Matthew Bailes, Swinburne Center for Astrophysics and Supercomputing, Austrálie |
LADUMA (Pohled na vzdálený vesmír pomocí pole MeerKAT)[16] - Mimořádně hluboký průzkum neutrální plynný vodík v raném vesmíru. | Dr. Sarah Blyth, University of Cape Town, Jižní Afrika Dr. Benne Holwerda, Evropská kosmická agentura, Nizozemí Dr. Andrew Baker, Rutgersova univerzita, Spojené státy |
MESMER (MeerKAT Hledání molekul v Epocha reionizace ) - Hledání CO na vysoké úrovni červená směna (z> 7) zkoumat úlohu molekulárního vodíku v časném vesmíru. | Dr. Ian Heywood, University of Oxford, Spojené království |
Průzkum absorpční linie MeerKAT pro atomové vodíkové a OH linie v absorpci proti zdrojům vzdáleného kontinua (poměry OH linie mohou poskytnout vodítka o změnách základních konstant v časném vesmíru). | Dr. Neeraj Gupta, ASTRON, Nizozemí Dr. Raghunathan Srianand, Interuniverzitní centrum pro astronomii a astrofyziku, Indie |
MHONGOOSE (MeerKAT HI Pozorování blízkých galaktických objektů: Pozorování jižních zářičů) - Vyšetřování různých typů galaxií, temná hmota a kosmický web. | Prof Erwin de Blok, University of Cape Town, Jižní Afrika |
TRAPUM (Transitions and Pulsars with MeerKAT) - Hledání a zkoumání nových a exotických pulsary. | Dr. Benjamin Stappers, Jodrell Bank Center for Astrophysics, Spojené království Profesor Michael Kramer, Max Planck Institute for Radio Astronomy, Německo |
Průzkum MeerKAT HI o Klastr Fornax (Tvorba a vývoj galaxií v prostředí klastru). | Dr. Paolo Serra, ASTRON, Nizozemí |
MeerGAL (MeerKAT vysoká frekvence Galaktické letadlo Průzkum) - Galaktická struktura a dynamika, distribuce ionizovaného plynu, rekombinační linie, mezihvězdný molekulární plyn a masers. | Dr. Mark Thompson, University of Hertfordshire, Spojené království Dr. Sharmila Goedhart, SKA Jihoafrická republika, Jihoafrická republika |
MIGHTEE (MeerKAT International GigaHertz Tiered Extragalactic Exploration survey) - Pozorování hlubokého kontinua nejranějších rádiových galaxií. | Dr. Kurt van der Heyden, University of Cape Town, Jižní Afrika Dr. Matt Jarvis, University of the Western Cape, Jižní Afrika a University of Hertfordshire, Spojené království |
ThunderKAT (Hon na dynamické a výbušné rádiové přechodové jevy s MeerKAT) - např. záblesky gama záření, nové a supernovy plus nové typy přechodných rádiových zdrojů. | Profesor Patrick Woudt, University of Cape Town, Jižní Afrika Prof Rob Fender, University of Southampton, Spojené království |
Průlom Poslouchejte Vyhledejte Inteligentní život, komenzální průzkum - např. SETI. | Dr. Andrew Siemion, Berkeley SETI Research Center University of California, Berkeley, Spojené státy |
Africká síť velmi dlouhé základní interferometrie (AVN)
Síť African Very Long Baseline Interferometry (VLBI) (AVN) je důležitým vývojem směrem k budování SKA na africkém kontinentu. Program AVN bude přenášet dovednosti a znalosti v afrických partnerských zemích SKA (Botswana, Ghana, Keňa, Madagaskar, Mauricius, Mozambik, Namibie a Zambie) za účelem budování, údržby, provozu a používání radioteleskopů.
MeerKAT se také bude podílet na globálních operacích VLBI se všemi významnými radioastronomickými observatořemi po celém světě a významně přispěje k citlivosti globální sítě VLBI. Dalšími potenciálními vědeckými cíli pro MeerKAT jsou účast na hledat mimozemskou inteligenci a spolupracovat s NASA o stahování informací z vesmírných sond.
Viz také
- Australský čtvercový kilometrový pole Pathfinder
- Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory
- Karoo
- SEDLA SEDS Jihoafrická republika
- Seznam rádiových dalekohledů
- Přesné pole pro zkoumání epochy reionizace
- Jihoafrická astronomická observatoř pro optickou astronomii v Jižní Africe
- Pole čtvercového kilometru
Reference
- ^ „Prekurzory a vyhledávače cest“. SKA: Čtvereček kilometrů (veřejné webové stránky). Citováno 22. prosince 2020.
- ^ „Radioteleskop MeerKAT slavnostně otevřen v Jižní Africe - odhaluje dosud nejjasnější pohled na střed Mléčné dráhy“. 13. července 2018. Citováno 9. listopadu 2019.
- ^ „SKA Africa eNews“. Projekt SKA Jihoafrická republika. Archivovány od originál dne 15. října 2010. Citováno 27. října 2010.
- ^ „Recenze konceptu MeerKAT“. MeerKAT. Archivovány od originál dne 14. října 2010. Citováno 29. května 2011.
- ^ "Historie PED". Dalekohled Karoo Array. Citováno 4. ledna 2010.
- ^ „Pokrok s KAT - XDM“. Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory. Citováno 30. června 2009.
- ^ Campbell, Keith (29. května 2009). „Projekt radioteleskopu pokročil s vydáním výběrového řízení“. Martin Creamer Engineering News.
- ^ První třásně HartRAO-KAT-7 VLBI signalizují nové možnosti Archivováno 11. března 2012 v Wayback Machine
- ^ Hlasování o rozpočtu na vědu a technologii Hlasování 2009/10 Projev, 18. června 2009
- ^ Square Kilometer Array (SKA) plánuje podle plánu Pandor 9. listopadu 2010
- ^ Národní rozpočet Jihoafrické republiky - Odhady národních výdajů, tabulka 34.6 „Výzkum, vývoj a inovace“, strana 766
- ^ Národní rozpočet Jihoafrické republiky - Odhady národních výdajů strana 764
- ^ „Základy dalekohledu MeerKAT jsou dokončeny“. Phys.org. 11. února 2014.
- ^ Tshangela, Lebo (16. května 2018). „Dalekohled MeerKAT je kompletní“. Novinky SABC. Citováno 25. května 2018.
- ^ „Jihoafrický dalekohled MeerKAT objevuje obří rádiové„ bubliny “ve středu Mléčné dráhy“. Veřejný web. 12. září 2019. Citováno 12. listopadu 2019.
- ^ „Domovská stránka průzkumu LADUMA (Pohled na vzdálený vesmír pomocí pole MeerKAT Array)“. Archivovány od originál dne 15. března 2016. Citováno 19. srpna 2011.
Externí video | |
---|---|
![]() |