Обсерватория Саймонса - Simons Observatory

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; -67.7875Координаты: 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 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
Интернет сайтСимонсобсерватория.org Отредактируйте это в Викиданных
Обсерватория Симонса находится в Чили.
Обсерватория Саймонса
Расположение обсерватории Саймонса
Страница общин Связанные СМИ на Викискладе?
[редактировать в Викиданных ]

В Обсерватория Саймонса расположен в высоком Пустыня Атакама в Северной Чили внутри Заповедник Чайнатор, на высоте 5200 метров (17000 футов). В Космологический телескоп Атакама (ACT) и Массив Саймонса[1] расположены поблизости, и в настоящее время в рамках этих экспериментов проводятся наблюдения за Космический микроволновый фон (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 для проведения более точных и разнообразных измерений. Кроме того, предполагается, что многие аспекты обсерватории Саймонса (оптические конструкции, детекторные технологии и так далее) станут первопроходцами в будущем. CMB-S4 массив.[2][3][4]

Обсерватория Саймонса стала возможной благодаря совместному гранту в размере 40,1 миллиона долларов США. Фонд Саймонса и ряд участвующих университетов.[5][6][7]. В Сотрудничество является крупным и многонациональным, в нем работает более 250 ученых в более чем 35 учреждениях по всему миру.

Научные цели

Одной из основных целей обсерватории Саймонса являются поляризационные карты неба с на порядок большей чувствительностью, чем Спутник Планка. Это позволит лучше измерить космологические параметры, но карты также сделают возможным широкий круг других наук. Примеры включают гравитационное линзирование микроволнового фона, первичного биспектра, теплового и кинематического Сюняев-Зельдович эффекты. При удалении сигнала большой угловой поляризации можно будет измерить тензорно-скалярное отношение. Опрос также предоставит устаревший каталог из 16 000 скопления галактик и более 20 000 внегалактических источников. Подробности опубликованы в газете прогнозов.[8].

Частоты

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 убрать 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. Точные центры полос частот, используемые Обсерваторией Саймонса, - 27, 39, 93, 145, 225 и 280 ГГц.

Телескопы

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)

Телескоп диаметром 6 метров имеет Перекрещенный дракон дизайн. На частоте 90 ГГц он имеет поле зрения более 7,8 градусов. В настоящее время строится Vertex Antennentechnik в Германии[9]. Этот телескоп идентичен по конструкции с более высокой частотой. CCAT-prime телескоп 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 изображении 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 построенных астрономических камер миллиметрового диапазона.[11].

Телескопы с малой апертурой (SAT)

Телескопы с малой апертурой - это преломляющие телескопы с 3 асферическими кремниевыми линзами и вращающейся полуволновая пластина. У каждого телескопа есть поле зрения более 35 градусов. Преодоление систематических эффектов, таких как прием сигналов с земли в боковые лепестки, имеют 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 экранов к небу.

SAT на его креплении, показывающий 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

Обсерватория Саймонса будет использовать Датчик края перехода (TES) болометры. Эти устройства будут охлаждаться до 100 мК внутри. криостаты с помощью охладители импульсных трубок охладиться до температуры ниже 4 Кельвина и холодильники разбавления для заключительных ступеней охлаждения 1К и 100мК. Примерно 60 000 болометров, примерно половина из которых находится на LAT, а остальная часть - на SAT. Для считывания детекторов a микроволновое мультиплексирование схема будет использована.

Текущее состояние

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. Завершены геологические изыскания на территории обсерватории и началась подготовка к установке инфраструктуры площадки (электричество, дороги, интернет, здания). Построены криостаты для всех телескопов и проводятся первоначальные тепловые испытания.

использованная литература

  1. ^ Сузуки, А .; и другие. (2015). "POLARBEAR-2 и эксперимент Симонса". Журнал физики низких температур. 184 (3–4): 805–810. arXiv:1512.07299. Дои: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 Большого взрыва». insidescience.org. Получено 5 марта 2017.
  3. ^ Симметрия. «2016 год в физике элементарных частиц». symrymagazine.org. Получено 5 марта 2017.
  4. ^ Картлидж, Эдвин (2017). «Огромная микроволновая обсерватория для поиска космической инфляции». Природа. Дои:10.1038 / природа.2017.22920.
  5. ^ Scientific American. «Охота на гравитационные волны Большого взрыва получила прирост в 40 миллионов долларов». scienceamerican.com. Получено 5 марта 2017.
  6. ^ Фотоника СМИ. «Обсерватория Саймонса получает 40 миллионов долларов на продвижение телескопов и детекторов». photonics.com.
  7. ^ Space Daily. «Обсерватория Саймонса исследует раннюю Вселенную». spacedaily.com. Получено 5 марта 2017.
  8. ^ Ade, P .; и другие. (2019). «Обсерватория Саймонса: научные цели и прогнозы». Журнал космологии и физики астрономических частиц. 2019 (2): 056. arXiv:1808.07445. Дои:10.1088/1475-7516/2019/02/056.
  9. ^ «Калифорнийский университет в Сан-Диего подписывает контракт на изучение космоса с помощью нового массивного телескопа в Южной Америке». ucsdnews.ucsd.edu. Получено 2017-12-21.
  10. ^ Dicker, S. R .; 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. Дои: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. Дои:10.1117/12.2312871. ISBN  9781510619692.