El Observatorio Simons está ubicado en el alto desierto de Atacama en el norte de Chile dentro de la Reserva Científica Chajnator , a una altitud de 5.200 metros (17.000 pies). El Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT) y el Simons Array [1] se encuentran cerca y estos experimentos actualmente realizan observaciones del Fondo Cósmico de Microondas (CMB). Sus objetivos son estudiar cómo empezó el universo, de qué está hecho y cómo evolucionó hasta su estado actual. El Observatorio Simons comparte muchos de los mismos objetivos, pero pretende aprovechar los avances tecnológicos para realizar mediciones mucho más precisas y diversas. Además, se prevé que muchos aspectos del Observatorio Simons (diseños ópticos, tecnologías de detectores, etc.) sirvan de pioneros para el futuro conjunto CMB-S4. [2] [3] [4]
El Observatorio Simons ha sido posible gracias a una subvención combinada de 40,1 millones de dólares de la Fundación Simons y varias universidades participantes. [5] [6] [7] La colaboración es grande y multinacional con más de 250 científicos en más de 35 instituciones en todo el mundo.
El coste total del observatorio es de 110 millones de dólares, de los cuales 90 dólares proceden de la Fundación Simons. [8]
Uno de los principales objetivos del Observatorio Simons son los mapas de polarización del cielo con una sensibilidad mucho mejor que la del satélite Planck . Esto permitirá una mejor medición de los parámetros cosmológicos y también permitirá una amplia gama de otras ciencias. Los ejemplos incluyen lentes gravitacionales del fondo de microondas, el biespectro primordial y los efectos térmicos y cinemáticos Sunyaev-Zel'dovich . Al reducir la señal de polarización de gran ángulo será posible medir la relación tensor-escalar. El estudio también proporcionará un catálogo heredado de 16.000 cúmulos de galaxias y más de 20.000 fuentes extragalácticas. Los detalles se han publicado en un artículo de previsiones. [9]
El CMB alcanza su punto máximo a una frecuencia de 160,3 GHz. En esta frecuencia y justo por debajo de ella, la opacidad atmosférica es baja. Como resultado, la mayoría de los detectores del Observatorio Simons funcionarán entre 90 y 150 GHz.
Sin embargo, para las mediciones sensibles es fundamental la cobertura en otras frecuencias para eliminar los primeros planos, como las emisiones de nuestra galaxia. Dado que estos primeros planos tienen un espectro diferente al CMB, al utilizar frecuencias más altas y más bajas, es posible separarlos. Los centros de banda exactos utilizados por el Observatorio Simons son 27, 39, 93, 145, 225 y 280 GHz.
Para lograr una resolución angular suficientemente alta para algunos de los objetivos científicos, se necesita un telescopio con una apertura superior a unos 5 metros. Para reducir los efectos sistemáticos que se convierten en la fuente dominante de errores en mapas de muy bajo ruido, el Observatorio Simons construirá un telescopio de 6 metros e iluminará el espejo primario a 5,5 metros. Al mismo tiempo, otros objetivos científicos requieren un ruido muy bajo en grandes escalas angulares, algo que un telescopio de 6 metros difícilmente podrá lograr. Por este motivo, el observatorio Simons construirá también tres telescopios de 0,5 metros y combinará los conjuntos de datos en el análisis.
El telescopio de 6 metros de diámetro tiene un diseño de Dragone Cruzado . A una frecuencia de 90 GHz tiene un campo de visión de más de 7,8 grados. Actualmente está en construcción por Vertex Antennentechnik en Alemania. [10] Este telescopio tiene un diseño idéntico al telescopio CCAT-prime de mayor frecuencia que también está en construcción.
Los detectores del LAT estarán alojados en un único criostato grande de más de 2,4 metros de diámetro. Este albergará hasta 13 tubos ópticos que constan de tres lentes de silicio enfriadas (para reenfocar la luz del foco secundario del telescopio hacia los detectores) y una parada de Lyot en una imagen del espejo primario (para evitar que la luz parásita de la estructura del telescopio alcance los detectores). [11] Uno de estos 13 tubos funcionará a 27 y 39 GHz, cuatro funcionarán a 93 y 145 GHz, dos a 225 y 280 GHz y el resto están reservados para futuras ampliaciones. Este criostato será una de las cámaras astronómicas de ondas milimétricas más grandes jamás construidas. [12]
Los telescopios de pequeña apertura son telescopios refractores con 3 lentes asféricas de silicio y una placa giratoria de media onda . Cada telescopio tiene un campo de visión de más de 35 grados. Superar los efectos sistemáticos, como captar señales del suelo en los lóbulos laterales , es fundamental para medir las escalas angulares más grandes, por lo que cada telescopio tiene pantallas móviles y está montado dentro de una pantalla terrestre fija que refleja la difracción del movimiento paralelo. Pantallas al cielo.
El Observatorio Simons utilizará bolómetros con sensor de borde de transición (TES) . Estos dispositivos se enfriarán a 100 mK dentro de criostatos utilizando enfriadores de tubos de pulso para enfriar por debajo de 4 Kelvin y refrigeradores de dilución para las etapas finales de enfriamiento de 1 K y 100 mK. Aproximadamente 60.000 bolómetros, aproximadamente la mitad en el LAT y el resto en el SAT. Para leer los detectores se utilizará un esquema de multiplexación por microondas.
Los cuatro telescopios comenzaron a realizar mediciones en abril de 2024. [8]
