Мурчисон Уайдфилд Массив - Википедия - Murchison Widefield Array

Мурчисон Уайдфилд Массив
MWA 32T Tile.jpg
Индивидуальная плитка MWA-32T
ЧастьРадиоастрономическая обсерватория Мерчисона  Отредактируйте это в Викиданных
Местоположение (а)Западная Австралия, Австралия
Координаты26 ° 42′12 ″ ю.ш. 116 ° 40′16 ″ в.д. / 26,7033 ° ю.ш.116,671 ° в. / -26.7033; 116.671Координаты: 26 ° 42′12 ″ ю.ш. 116 ° 40′16 ″ в.д. / 26,7033 ° ю.ш.116,671 ° в. / -26.7033; 116.671 Отредактируйте это в Викиданных
Длина волны3,75, 1 м (80, 300 МГц)
Построен2007–2012 (2007–2012) Отредактируйте это в Викиданных
Стиль телескопарадиоинтерферометрОтредактируйте это в Викиданных
Диаметр3 км (9842 футов 6 дюймов) Отредактируйте это в Викиданных
Место сбора512 кв.м.2 (5 510 квадратных футов) Отредактируйте это в Викиданных
Интернет сайтwww.mwatelescope.org Отредактируйте это в Викиданных
Murchison Widefield Array находится в Австралии.
Мурчисон Уайдфилд Массив
Расположение массива Мерчисон Уайдфилд
Страница общин Связанные СМИ на Викискладе?
[редактировать в Викиданных ]

В Мурчисон Уайдфилд Массив (MWA) является совместным проектом международного консорциума организаций по строительству и эксплуатации низкочастотного радиомассив. Основными научными целями MWA, работающими в диапазоне частот 70–300 МГц, являются обнаружение эмиссия нейтрального атомарного водорода из космологического Эпоха реионизации (EoR), чтобы изучить солнце, то гелиосфера, Земли ионосфера и радио переходные явления, а также карта внегалактического радио неба. Он расположен в Радиоастрономическая обсерватория Мерчисона (ТОиР).

Вместе с Австралийский квадратный километр Array Pathfinder (ASKAP), также в MRO, и два радиотелескопы в Южной Африке Эпоха водородной реионизации массива (ГЕРА) и MeerKAT, MWA является одним из четырех предшественников международного проекта, известного как Массив квадратных километров (СКА).

Разработка

MWA должен был располагаться в Станция Милеура где было проведено первоначальное тестирование[1] затем двинулся на юго-запад в Станция Буларди в глубинке Западная Австралия в Радиоастрономической обсерватории Мерчисона (MRO), в 800 км к северу от Перта. Это место предлагает тихую радиосреду и стабильный климат для наблюдений.[2] MRO также является сайтом CSIRO австралийский квадратный километр Array Pathfinder[3] (ASKAP) и один из двух выбранных участков в Австралии для массива квадратных километров (SKA). Помимо географической связи, MWA является одним из четырех официальных телескопов-предшественников SKA - инструментов, которые предоставляют инструментальную, научную и оперативную информацию, помогающую направлять разработки SKA, наряду с двумя объектами в Южной Африке, HERA и MeerKAT.[4]

Изначально MWA задумывался как инструмент с 512 ячейками (512T).[5] строиться поэтапно. Первым этапом был прототип из 32 плиток (MWA-32T), который был сконструирован и эксплуатировался с возрастающими возможностями в период 2007–2011 гг., Тестируя оборудование телескопа и проводя предварительные научные наблюдения, включая первоначальные наблюдения полей EoR.[6]

Первая фаза телескопа, так называемая «Фаза I MWA», была полностью завершена в конце 2012 года.[7] и завершили ввод в эксплуатацию 20 июня 2013 года, прежде чем начать полную эксплуатацию. Фаза I MWA была первой так называемой решеткой большого N, полностью коррелирующей сигналы от 128 фазированных плиток, каждая из которых состоит из 16 скрещенных диполей, расположенных в квадрате 4x4. В рамках запланированного будущего развертывания инфраструктуры на объекте ТОиР была установлена ​​во время фазы I, чтобы в конечном итоге можно было наращивать до 256 ячеек. Общая стоимость первой фазы проекта составила 51 миллион австралийских долларов.[8] Массив Фазы I в значительной степени управлялся вторым директором MWA, Стивен Тингей.[нужна цитата ]

В 2017 году телескоп получил запланированную существенную модернизацию, увеличив вдвое как количество антенн, так и разрешающую способность инструмента; увеличение чувствительности примерно в 10 раз. Этот модернизированный прибор известен как "Phase II MWA". Фаза II была практически завершена в октябре 2017 года и официально запущена 23 апреля 2018 года. Установкой дополнительных антенн и вводом в эксплуатацию массива руководил третий директор MWA, Рэндалл Уэйт, а работу приборов Фазы II возглавил нынешний директор. , Мелани Джонстон-Холлитт.[нужна цитата ]

Наука

MWA по своей сути является универсальным прибором с очень большим полем зрения (порядка 30 градусов в поперечнике), способным охватить широкий спектр научных целей. На этапе I массив предоставляет множество научных статей по таким темам, как обнаружение H II область (s) в плоскости Галактики, ограничения на радиоизлучение с внесолнечных планет, наблюдения гало и реликвий в скоплениях галактик до обнаружения временных радиоисточников и отслеживания космического мусора. Двумя наиболее значительными результатами фазы I MWA были:

Системный Обзор

MWA антенна состоит из регулярной сетки 4х4 дипольных элементов с двойной поляризацией, расположенных на заземляющей поверхности из стальной сетки 4 х 4 м. Каждая антенна (с ее 16 диполями) известна как «плитка». Сигналы от каждого диполя проходят через малошумящий усилитель (LNA) и объединяются в аналоговый формирователь луча изготовить изразцовые балки на небе. Формирователи лучей сидят рядом с плитками в поле. Радиочастотные (RF) сигналы от лучей плитки передаются на приемник, причем каждый приемник может обрабатывать сигналы из группы из восьми плиток. Поэтому приемники сидят в поле рядом с группами по восемь плиток; кабели между приемниками и формирователями луча передают данные, питание и сигналы управления. Питание приемников осуществляется от центрального генератора. Приемник содержит аналоговые элементы для обработки сигналов при подготовке к дискретизации и оцифровке. Диапазон частот 80–300 МГц составляет Найквист -выбран с высокой точностью. Цифровые элементы в приемнике (после дигитайзера) используются для преобразования данных временного ряда в частотную область с разрешением 1,28 МГц - 5 реальных бит и 5 мнимых битов для каждого элемента разрешения. Наборы каналов грубой частоты 1,28 МГц передаются по оптоволоконному соединению в подсистему коррелятора, расположенную в CSIRO Центр обработки данных рядом с площадкой MWA. MWA использует объект CSIRO совместно с программой ASKAP.[нужна цитата ]

На Фазе I большинство плиток (112) были разбросаны по центральной области размером примерно 1,5 км, образуя массив с очень высоким качеством изображения и полем обзора в несколько сотен квадратных градусов при разрешении в несколько угловых минут. Остальные 16 плиток размещены за пределами ядра, что дает базовые расстояния около 3 км, что позволяет проводить наблюдения с более высоким угловым разрешением.[нужна цитата ]

На этапе II MWA работал в двух конфигурациях: компактной конфигурации и расширенной конфигурации на 128 ячеек каждая. Компактная конфигурация состоит из семи приемников Фазы I и 56 плиток, а также 72 новых плиток, расположенных в двух плотных шестиугольных конфигурациях, каждая из 36 плотно упакованных плиток. Новые шестиугольные супер-плитки в компактной конфигурации используют концепцию «избыточных интервалов», чтобы помочь откалибровать массив с высокой точностью для обнаружения EoR. Расширенная конфигурация состоит из девяти приемников Фазы I и 72 исходных плиток, а также дополнительных 56 новых длинных базовых плиток, которые обеспечивают базовые расстояния около 5 км.[нужна цитата ]

Исходная подсистема коррелятора включает Банк многофазных фильтров (PFB) платы, которые преобразуют каналы грубой частоты 1,28 МГц в каналы с разрешением по частоте 10 кГц для подготовки к взаимной корреляции. Платы коррелятора затем перекрестно умножают сигналы от всех плиток для формирования данных о видимости. Распределенный синхронизирующий сигнал обеспечивает согласованность приемников в полевых условиях и поддерживает синхронизацию коррелятора. Эта система способна принимать данные только из 128 ячеек, и, таким образом, хотя массив в настоящее время состоит из 256 ячеек, только половина ячеек коррелирована одновременно, что приводит к двум конфигурациям, описанным выше. MWA Collaboration планирует заменить этот коррелятор в ближайшем будущем на более новую машину, способную принимать данные со всех 256 плиток.[нужна цитата ]

MWA управляется удаленно через интерфейс с программным пакетом Monitor and Control (M&C), находящимся на выделенном компьютере, расположенном в центре обработки данных CSIRO на сайте MWA. Программное обеспечение M&C поддерживает основанное на состоянии описание аппаратного обеспечения и управляемую событиями базу данных, описывающую планирование наблюдений прибора. Программное обеспечение M&C управляет несколькими элементами системы, включая наведение и отслеживание формирователей луча, выбор частоты приемников, параметры корреляции для коррелятора и функции RTC / RTS, среди прочего. Система M&C вносит свой вклад в архив MWA, сохраняя "метаданные" прибора во внешней базе данных. Это включает в себя как конфигурации прибора для каждого наблюдения, так и служебную информацию, собранную с различных аппаратных компонентов.[нужна цитата ]

Данные передаются с сайта в архив MWA, расположенный в конце подключения к сети с высокой пропускной способностью. Первичный архив данных MWA находится в Перт на Pawsey Supercomputing Center. По состоянию на декабрь 2018 года полученные первоначально откалиброванные данные затем предоставляются международному астрономическому сообществу через узел MWA Австралийской виртуальной обсерватории All-Sky Virtual Observatory (ASVO). Значительные продукты обработки данных, произведенные в рамках сотрудничества MWA, такие как первоначальный выпуск обзора GLEAM, также доступны через различные международные научные базы данных для последующего анализа и интерпретации.[нужна цитата ]

Партнеры проекта

На этапе I консорциум MWA первоначально включал 110 отдельных исследователей из 12 учреждений из Австралии, Новой Зеландии, США и Индии. Новая Зеландия присоединилась к консорциуму в конце 2011 года, и еще два учреждения из США были добавлены в 2014 году, в результате чего общее количество партнерских организаций Фазы I достигло 14. К концу Фазы I в MWA было вовлечено 160 отдельных ученых-исследователей.

Членство в консорциуме MWA было значительно расширено на Фазе II с принятием Канады, Китая и Японии, хотя Индия вышла из консорциума в это время. Тем не менее, в начале фазы II MWA расширился до 21 партнерской организации в 6 странах и насчитывал 270 отдельных ученых. Расширение сотрудничества было в значительной степени делом работы тогдашнего председателя правления MWA (январь 2014 г. - январь 2018 г.) и нынешнего директора MWA, Мелани Джонстон-Холлитт.

По состоянию на 2018 год проект MWA состоит из следующих партнеров проекта:[нужна цитата ]

Финансирование MWA до настоящего времени было предоставлено партнерскими организациями и за счет ассигнований от национальных финансовых агентств: Министерства экономического развития Новой Зеландии (ныне Министерство бизнеса, инноваций и занятости), США. Национальный фонд науки, то Австралийский исследовательский совет (ARC), Австралийская национальная стратегия развития инфраструктуры совместных исследований (NCRIS), администрируемая Astronomy Australia Ltd., и Австралийско-индийский фонд стратегических исследований (AISRF). Кроме того, поддержка вычислительного оборудования MWA была предоставлена ​​в рамках гранта IBM Shared University Research Grant, предоставленного Веллингтонскому университету Виктории и Университету Кертина (ИП: Johnston-Hollitt и Tingay).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Мерчисон Уайдфилд Массив". Обсерватория Хейстэк Массачусетского технологического института. 2013. Получено 17 февраля 2013.
  2. ^ Сайт MWA в Западной Австралии В архиве 13 апреля 2012 г. Wayback Machine. Мерчисон Уайдфилд Массив. Проверено 2 декабря 2012 года.
  3. ^ Массив квадратных километров. CSIRO. Проверено 2 декабря 2012 года.
  4. ^ «Предтечи и следопыты». Массив квадратных километров. Получено 22 ноября 2020.
  5. ^ (Май 2011 г.). Система Murchison Widefield Array (MWA): текущее состояние и планы. Американское астрономическое общество. Проверено 2 декабря 2012 года.
  6. ^ (Май 2011 г.). Наблюдения MWA потенциальных полей EoR. Бюллетень Американского астрономического общества, Vol. 43. Американское астрономическое общество. Проверено 2 декабря 2012 года.
  7. ^ Мы сделали это!. Приключения в астрономии. Проверено 2 декабря 2012 года.
  8. ^ «Австралия представляет телескоп для предупреждения о солнечных вспышках». Сырая история. Raw Story Media. 1 декабря 2012 г.. Получено 2 декабря 2012.
  9. ^ а б Как студент обнаружил в небе плазменные трубки, Тара Мерфи, Разговор, 5 июня 2015 г., по состоянию на 7 июня 2015 г.
  10. ^ Студент-физик Сиднейского университета нанес на карту огромные плазменные трубы в небе, Маркус Стром, Sydney Morning Herald, 1 июня 2015 г., по состоянию на 8 июня 2015 г.
  11. ^ "MWA - GLEAM Survey". MWA. Получено 30 ноября 2016.
  12. ^ «БЛЕСК». ICRAR. 24 октября 2016 г.