El Donald C. Backer Precision Array for Probing the Epoch of Reionization ( PAPER ) es un radiointerferómetro financiado por la National Science Foundation [1] para detectar fluctuaciones de hidrógeno (HI) de 21 cm que se produjeron cuando las primeras galaxias ionizaron gas intergaláctico a unos 500 millones de años. años después del Big Bang. PAPER es un experimento enfocado a realizar la primera detección estadística de la señal de reionización de 21 cm . Dados los estrictos requisitos de rango dinámico para detectar la reionización frente a fondos que son cinco órdenes de magnitud más brillantes, el proyecto PAPER está adoptando un enfoque de ingeniería cuidadosamente organizado, optimizando cada componente de la matriz para mitigar, desde el principio, cualquier problema potencialmente debilitante. en la posterior calibración y análisis de datos. Este enfoque por etapas aborda los desafíos de observación que surgen de las imágenes de campo muy amplio y alto rango dinámico en anchos de banda amplios en presencia de interferencia terrestre transitoria. PAPER comenzó como una colaboración entre Don Backer del Laboratorio de Radioastronomía de UC Berkeley y Richard Bradley del Observatorio Nacional de Radioastronomía . Con el fallecimiento de Backer en 2010, Aaron Parsons asumió el liderazgo de PAPER en el lado de UC Berkeley .
Las dos preocupaciones fundamentales que más influyen en el diseño de cualquier instrumento de detección de reionización HI son la eliminación de los primeros planos y el logro de la sensibilidad necesaria. El enfoque PAPEL enfatiza fuertemente lo primero; El nivel de calibración instrumental y caracterización de primer plano que se requerirá para modelar y eliminar la emisión de sincrotrón galáctico polarizado, las fuentes puntuales continuas y la emisión libre galáctica/extragaláctica no tiene precedentes en la banda de 100 a 200 MHz que se espera abarque la reionización.
PAPER consta de dos conjuntos distintos: uno ubicado en el sitio de NRAO en Green Bank, WV, que se utiliza principalmente para investigaciones de ingeniería y pruebas de campo, y otro ubicado en el sitio de SKA de Sudáfrica en el Parque Nacional Meerkat ubicado en el desierto de Karoo de Northern Cape, Sudáfrica, [2] que se utiliza para observaciones científicas.
PAPER en Green Bank ha evolucionado en unos pocos años desde la exploración de la sistemática básica en una matriz rudimentaria de cuatro elementos hasta las pruebas más completas del rendimiento del sistema con la matriz de treinta y dos elementos que actualmente se implementa allí. Las actividades de PAPER en el sitio de NRAO cerca de Green Bank, Virginia Occidental, comenzaron en 2005 con el despliegue de un interferómetro de polarización única de 4 antenas. Después de pruebas sustanciales y mejoras del diseño de PAPER, implementamos ocho antenas en un campo cercano en abril de 2008. Este nuevo sistema incorporó elementos de antena con solapas de pantalla de tierra y un correlador digital basado en hardware CASPER.
El conjunto sudafricano tiene como objetivo lograr nuestro principal objetivo científico: detectar la reionización. El instrumento está ubicado en el sitio P2 en Square Kilometer Array South Africa (SKA-SA) en el Parque Nacional Meerkat, cerca de la pequeña ciudad de Carnarvon. Los despliegues en el sitio de SKA-Sudáfrica en el desierto de Karoo comenzaron con la inauguración y el despliegue de 16 antenas en octubre de 2009, continuaron con un aumento a 32 antenas en abril de 2010, seguido de la puesta en servicio y observación en mayo de 2010. El conjunto se amplió. nuevamente en julio de 2011 a 64 elementos. Para 2013 está prevista una ampliación a 128 antenas.
PAPER, junto con Murchison Widefield Array , son proyectos de vanguardia dentro del programa Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA). La hoja de ruta de HERA para explorar la reionización se organizó en tres fases secuenciales. La Fase I tiene como objetivo la primera detección estadística de la señal HI 21 cm procedente de la reionización. HERA II implica aplicar las lecciones aprendidas durante la Fase I para definir y construir una matriz más grande capaz de caracterizar detalladamente la señal estadística y obtener imágenes de las estructuras de reionización más brillantes. La etapa final de HERA, Fase III, abordará los desafíos de las imágenes tomográficas completas utilizando una instalación de escala SKA con capacidades informadas por el trabajo anterior. El programa HERA obtuvo la clasificación más alta entre las recomendaciones científicas del Decadal Survey RMS Panel. [3]