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El radiotelescopio ASKAP es un conjunto de radiotelescopios ubicado en Inyarrimanha Ilgari Bundara, el Observatorio de Radioastronomía CSIRO Murchison en la región del Medio Oeste de Australia Occidental .

La instalación comenzó como un demostrador de tecnología para el Square Kilometre Array (SKA), un radiotelescopio planificado internacionalmente que será más grande y más sensible. [1] El sitio ASKAP ha sido seleccionado como una de las dos ubicaciones centrales del SKA. [2]

Su funcionamiento está a cargo de la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO) y forma parte de la Instalación Nacional del Telescopio de Australia . [3] La construcción comenzó a fines de 2009 y su primera luz se produjo en octubre de 2012. [4] [5]

ASKAP consta de 36 antenas parabólicas idénticas , cada una de 12 m (39 pies) de diámetro, que funcionan juntas como un único interferómetro astronómico con un área total de recolección de aproximadamente 4.000 m2 ( 43.000 pies cuadrados). Cada antena está equipada con un alimentador de matriz en fase (PAF), lo que aumenta significativamente el campo de visión . Este diseño proporciona una velocidad de estudio rápida y una alta sensibilidad.

Descripción

El desarrollo y la construcción de ASKAP estuvieron a cargo de CSIRO Space and Astronomy, en colaboración con científicos e ingenieros de los Países Bajos, Canadá y los EE. UU., así como colegas de universidades australianas y socios industriales en China. [4]

Diseño

La construcción y montaje de los platos se completó en junio de 2012. [6]

ASKAP fue diseñado como un telescopio sinóptico con un amplio campo de visión , gran ancho de banda espectral , rápida velocidad de estudio y una gran cantidad de líneas de base simultáneas . [7] El mayor desafío técnico fue el diseño y la construcción de los alimentadores de matriz en fase , que no se habían utilizado anteriormente para radioastronomía y, por lo tanto, presentaron muchos desafíos técnicos nuevos, así como la mayor velocidad de datos encontrada hasta ahora en un radiotelescopio.

Instalación de un receptor avanzado de alimentación por matriz en fase (PAF) en una antena ASKAP. Esta alimentación incluye 188 receptores individuales, para ampliar en gran medida el campo de visión de una antena parabólica ASKAP de 12 m a 30 grados cuadrados.

ASKAP está ubicado en el distrito de Murchison en Australia Occidental, una región que es extremadamente "radio-tranquila" debido a la baja densidad de población y la consiguiente falta de interferencias de radio (generadas por la actividad humana) que de otro modo interferirían con las débiles señales astronómicas . [8] La ubicación radio-tranquila es reconocida como un recurso natural y protegida por la Mancomunidad de Australia y el Gobierno del Estado de Australia Occidental a través de una serie de medidas regulatorias.

Los datos de ASKAP se transmiten desde el observatorio a una supercomputadora (que actúa como un correlador de radio ) en el Centro de Investigación de Supercomputación Pawsey en Perth . [9] Los datos se procesan casi en tiempo real mediante un procesador de canalización que ejecuta un software especialmente diseñado. [10] Todos los datos se ponen a disposición del público después de los controles de calidad realizados por los diez equipos científicos de la encuesta ASKAP.

Proyectos de investigación científica

La matriz en 2010

Durante los primeros cinco años de pleno funcionamiento de ASKAP, al menos el 75% de su tiempo de observación se utilizará para grandes proyectos científicos de sondeo [11]. ASKAP pretende estudiar los siguientes temas: [12]

  1. Formación de galaxias y evolución de gases en el Universo cercano a través de sondeos extragalácticos de HI
  2. Evolución, formación y población de galaxias a lo largo del tiempo cósmico mediante estudios continuos de alta resolución
  3. Caracterización del cielo transitorio de radio mediante la detección y monitorización (incluyendo VLBI ) de fuentes transitorias y variables , y
  4. Evolución de los campos magnéticos en las galaxias a lo largo del tiempo cósmico a través de estudios de polarización.

Se han seleccionado diez proyectos científicos de investigación de ASKAP para que se ejecuten en los primeros cinco años de operaciones. [13] Son los siguientes:

Máxima prioridad

Prioridad más baja

Fases de construcción y operación

Construcción

La construcción de ASKAP comenzó en 2009.

Matriz de pruebas de ingeniería de Boolardy

Una vez que se completaron seis antenas y se equiparon con alimentadores de matriz en fase y electrónica de fondo, el conjunto se denominó Boolardy Engineering Test Array (BETA). [23] BETA funcionó desde marzo de 2014 hasta febrero de 2016. Fue el primer radiotelescopio de síntesis de apertura en utilizar tecnología de alimentación de matriz en fase, lo que permitió la formación de hasta nueve haces de polarización dual. Se realizó una serie de observaciones astronómicas con BETA para probar el funcionamiento de los alimentadores de matriz en fase y para ayudar a la puesta en servicio y operación del telescopio ASKAP final. [ cita requerida ]

Mejora del diseño

Los primeros prototipos de alimentadores de matriz en fase (PAF) demostraron que el concepto funcionaba, pero su rendimiento no era óptimo. En 2013-2014, mientras la matriz BETA estaba operativa, se rediseñaron secciones importantes de ASKAP para mejorar el rendimiento en un proceso conocido como mejora del diseño de ASKAP (ADE). Los principales cambios fueron: [ cita requerida ]

  1. Mejorar el diseño del receptor para proporcionar una temperatura del sistema más baja que sea aproximadamente constante en todo el ancho de banda de los receptores.
  2. Reemplazar los chips FPGA en el procesador digital por chips más rápidos y con menor consumo de energía
  3. Reemplazar el sistema de refrigeración por agua del PAF por un sistema de estabilización de temperatura Peltier más fiable
  4. Sustituir la transmisión de señales coaxiales entre las antenas y el sitio central por un sistema en el que las señales de radiofrecuencia se modulasen directamente en señales ópticas para ser transmitidas por fibra óptica.
  5. Reemplazar el complejo sistema de conversión de señales de radiofrecuencia por un sistema de muestreo directo

Aunque la ADE retrasó la finalización de ASKAP, se consideró que esto estaba justificado ya que el sistema resultante tenía un mejor rendimiento, era más económico y más confiable. El primer PAF de ADE se instaló en agosto de 2014. Para abril de 2016, se instalaron nueve PAF de ADE, junto con el nuevo correlador de ADE, y se instalaron progresivamente más PAF en las antenas restantes durante los años siguientes. [ cita requerida ]

Ciencia temprana

Desde 2015 hasta 2019, se llevaron a cabo una serie de proyectos científicos iniciales de ASKAP [24] en nombre de la comunidad astronómica, en todas las áreas de la astrofísica, con los objetivos principales de demostrar las capacidades de ASKAP, proporcionar datos a la comunidad astronómica para facilitar el desarrollo de técnicas y evaluar el rendimiento y las características del sistema. El programa de ciencia inicial dio como resultado varios artículos científicos publicados en revistas revisadas por pares, además de ayudar a poner en funcionamiento el instrumento y guiar la planificación de los principales proyectos de investigación.

Encuestas piloto

Cada uno de los diez proyectos de la Encuesta científica fue invitado a presentar una propuesta para una encuesta piloto con el fin de probar estrategias de observación. Estas observaciones de la encuesta piloto se llevaron a cabo en 2019-2020 y dieron como resultado resultados astrofísicos importantes, incluido el descubrimiento de círculos de radio impares .

Encuesta rápida de continuidad ASKAP (RACS)

Entre 2019 y 2020, ASKAP realizó un estudio rápido de todo el cielo hasta la declinación +40°, para proporcionar un modelo superficial del cielo de radio que ayude a la calibración de estudios profundos de ASKAP posteriores, además de proporcionar un recurso valioso para los astrónomos. Con una sensibilidad rms típica de 0,2-0,4 mJy/haz y una resolución espacial típica de 15-25 segundos de arco, RACS es significativamente más profundo y de mayor resolución que estudios de radio comparables como NVSS y SUMMS . Todos los datos resultantes se colocarán en el dominio público.

El estudio cartografió tres millones de galaxias en 300 horas, un millón de las cuales son nuevas. [25] [26]

Operaciones de estudio completo

Se espera que los diez proyectos del Science Survey comiencen a realizar observaciones en 2022, aunque es posible que se produzcan algunos ajustes y realineamientos antes de esa fecha.

Descubrimientos

En mayo de 2020, los astrónomos anunciaron una medición del medio intergaláctico utilizando seis ráfagas de radio rápidas observadas con ASKAP; sus resultados confirman las mediciones existentes del problema del barión faltante . [27] [28]

Los círculos de radio impares (ORC) son una posible "nueva clase de objeto astronómico" descubierto en ASKAP. [29]

Véase también

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Australian Square Kilometre Array Pathfinder .

Referencias

  1. ^ "Ficha técnica de la SKA para periodistas" (PDF) . Oficina de Desarrollo de Proyectos de la SKA (SPDO) . Skatelescope.org . Consultado el 13 de abril de 2011 .
  2. ^ "Informe del grupo de trabajo sobre opciones de ubicación de la SKA" (PDF) . Organización de la SKA . Skatelescope.org. 14 de junio de 2012.
  3. ^ "Instalación Nacional del Telescopio de Australia". CSIRO . Consultado el 13 de abril de 2011 .
  4. ^ ab "Datos breves sobre ASKAP" (PDF) . CSIRO . Consultado el 13 de abril de 2011 .
  5. ^ Fingas, Jon (5 de octubre de 2012). "El Australia Square Kilometre Array Pathfinder se pone en marcha como el radiotelescopio más rápido del mundo". Engadget . Consultado el 7 de octubre de 2012 .
  6. ^ "Noticias de ASKAP". Atnf.csiro.au. ​​18 de junio de 2012. Consultado el 18 de enero de 2013 .
  7. ^ "Observatorio de radioastronomía de Murchison". CSIRO . Consultado el 13 de abril de 2011 .
  8. ^ Redfern, Martin (31 de marzo de 2011). «El radiotelescopio más grande del mundo, Square Kilometre Array». BBC News . Consultado el 13 de abril de 2011 .
  9. ^ "Pawsey Centre". iVEC. 14 de junio de 2012. Archivado desde el original el 7 de marzo de 2013.
  10. ^ "Actualización científica de ASKAP, vol. 5" (PDF) . CSIRO . Consultado el 13 de abril de 2011 .
  11. ^ CSIRO (8 de octubre de 2020). "Proyectos científicos de encuestas ASKAP".
  12. ^ "ASKAP Science". CSIRO . Consultado el 8 de noviembre de 2010 .
  13. ^ "CSIRO establece el camino científico para un nuevo telescopio". CSIRO. Archivado desde el original el 19 de marzo de 2011. Consultado el 13 de abril de 2011 .
  14. ^ "EMU: Mapa evolutivo del universo". Atnf.csiro.au. ​​7 de noviembre de 2008. Consultado el 18 de enero de 2013 .
  15. ^ Norris, Ray (2011). "EMU: El mapa evolutivo del universo". Publicaciones de la Sociedad Astronómica de Australia . 28 (3): 215–248. arXiv : 1106.3219 . Código Bibliográfico :2011PASA...28..215N. doi :10.1071/AS11021. S2CID  2289252.
  16. ^ "WALLABY – el sondeo ASKAP HI All-Sky Survey". Atnf.csiro.au . ​​Consultado el 18 de enero de 2013 .
  17. ^ Koribalski, Barbel (2020). "WALLABY - un sondeo SKA Pathfinder HI". Astrofísica y ciencia espacial . 365 (7): 118. arXiv : 2002.07311 . Código Bibliográfico :2020Ap&SS.365..118K. doi :10.1007/s10509-020-03831-4. hdl :10566/5844. S2CID  211146706.
  18. ^ "DINGO". Internal.physics.uwa.edu.au. Archivado desde el original el 7 de junio de 2013. Consultado el 18 de enero de 2013 .
  19. ^ "Sydney Institute for Astronomy – The University of Sydney". Physics.usyd.edu.au. 15 de septiembre de 2011. Archivado desde el original el 21 de abril de 2013. Consultado el 18 de enero de 2013 .
  20. ^ "GASKAP" . Consultado el 18 de enero de 2013 .
  21. ^ "ASKAP POSSUM – Página de inicio". Physics.usyd.edu.au. 24 de agosto de 2012. Archivado desde el original el 12 de octubre de 2016. Consultado el 18 de enero de 2013 .
  22. ^ "VAST: Variables y transitorios lentos: página principal de navegación". Physics.usyd.edu.au . Consultado el 18 de enero de 2013 .
  23. ^ McConnell, D. (2016). "El Australian Square Kilometre Array Pathfinder: Rendimiento del Boolardy Engineering Test Array". Publicaciones de la Sociedad Astronómica de Australia . 33 : 042. arXiv : 1608.00750 . Bibcode :2016PASA...33...42M. doi :10.1017/pasa.2016.37. S2CID  53591261.
  24. ^ Ball, Lewis (7 de septiembre de 2015). "Programa ASKAP Early Science" (PDF) . ASKAP Early Science . Consultado el 6 de octubre de 2020 .
  25. ^ "Científicos australianos mapean millones de galaxias con un nuevo telescopio". BBC News . 30 de noviembre de 2020 . Consultado el 1 de diciembre de 2020 .
  26. ^ McConnell, D.; et al. (2020). "El sondeo rápido del continuo ASKAP I: diseño y primeros resultados". Publicaciones de la Sociedad Astronómica de Australia . 37 : E048. arXiv : 2012.00747 . Código Bibliográfico :2020PASA...37...48M. doi : 10.1017/pasa.2020.41 .
  27. ^ Slezak, Michael; Timms, Penny (27 de mayo de 2020). «Faltaba la mitad de la materia del universo. Los científicos australianos la acaban de encontrar». ABC News (en línea) . Australian Broadcasting Corporation . Consultado el 27 de mayo de 2020 .
  28. ^ MacQuart, JP; Prochaska, JX; McQuinn, M.; Barandilla, KW; Bhandari, S.; Día, CK; Deller, AT; Ekers, RD; James, CW; Marnoch, L.; Osłowski, S.; Phillips, C.; Ryder, SD; Scott, DR; Shannon, RM; Tejos, N. (2020). "Un censo de bariones en el Universo a partir de ráfagas de radio rápidas localizadas". Naturaleza . 581 (7809): 391–395. arXiv : 2005.13161 . Código Bib :2020Natur.581..391M. doi :10.1038/s41586-020-2300-2. Número de modelo: PMID  32461651. Número de modelo: S2CID  218900828.
  29. ^ Osborne, Hannah (9 de julio de 2020). «Descubren círculos 'extraños' de ondas de radio procedentes de una fuente cósmica desconocida». Newsweek . Consultado el 10 de julio de 2020 .

Enlaces externos