MeerKAT
MeerKAT або Масив телескопів Карру — радіотелескоп, що будується поблизу містечка Карнарвон (Carnarvon) у Північній Капській провінції на заході ПАР. Позаочі науковці називають його каталістичним телескопом. Він стане найбільшим та найчутливішим телескопом Південної півкулі, що приймає сигнали в радіо-діапазоні (до того, як запрацює Square Kilometre Array (РаКК, Радіоантена площею Квадратний Кілометр) близько 2024)[1]. MeerKAT планують використовувати для досліджень космічного магнетизму, еволюції галактик, вивчення найбільших структурних утворень космосу, темної матерії та природи джерел космічних радіосигналів[1]. Також будівництво має продемонструвати технологічну спроможність ПАР збудувати та обслуговувати телескоп Square Kilometer Array[2]. Тестовий майданчик з семи антен, що має назву KAT-7, зведений та випробуваний у 2010-му році.
| Частина від | Південноафриканські радіоастрономічні обсерваторіїd |
|---|---|
| Розташування | Плато Карру, Північна Капська провінція, ПАР |
| Координати | 30°43′15″ пд. ш. 21°24′39″ сх. д. |
| Організація | Національний дослідницький фонд Південної Африки |
| Довжина хвилі | радіохвилі 3-30 см |
| Збудовано | в процесі |
| Перший запуск | 16 липня 2016 |
| Стиль телескопа | інтерферометр |
| Кількість телескопів | телескоп |
| Збиральна площа телескопа |
~18000 м² |
| Монтування | телескоп |
| Вебсайт | ska.ac.za/meerkat |
 | |
 MeerKAT у Вікісховищі | |
Технічні характеристики
Масив телескопів MeerKAT складатиметься з 64 антен (офсетні, системи Грегорі: дводзеркальні антени, оснащені допоміжним рефлектором ввігнутої форми). Кожна «тарілка» — діаметром 13,5 м[3]. Вибір конфігурації антен зумовлений вимогами до чутливості, якості прийому сигналу та захисту від небажаних джерел випромінювання на Землі та земній орбіті. Будова масиву MeerKAT нагадує дизайн одної з планованих складових Радіоантени площею у квадратний кілометр.
Устаткування MeerKAT дозволятиме застосовувати різні методи спостережень та отримувати широкий спектр даних.
| Кількість антен | 64 |
| Діаметр «тарілок» | 13,5 м |
| Мінімальна база радіоінтерферометрії | 29 м |
| Максимальна база радіоінтерферометрії | 8 км |
| Діапазони частот приймаючих антен | 0.58 — 1.015 ГГц 1 — 1.75 ГГц |
| Continuum imaging dynamic range 1.4 ГГц | 60 дБ |
| Line-to-line dynamic range 1.4 ГГц | 40 дБ |
| Mosaicing imaging dynamic range 1.4 ГГц | 27 дБ |
| Linear polarisation cross coupling across −3 дБ beam | −30 дБ |
Весь масив з 64 антен MeerKAT розподілятиметься на два компоненти:
- Щільний внутрішній компонент об'єднуватиме 70 % антен. Вони розташовуватимуться згідно з нормальним розподілом, з дисперсією 300 м, найменшою відстанню 29 м і найбільшою — в 1 км.
- Решта, зовнішній компонент, розміщені за подібним принципом, але з дисперсією 2500 м і з найдовшою відстанню 8 км.
Друга фаза робіт передбачає збільшення бази для вимірювання інтерференції до 20 км.
Будівництво
До початку будівництва команда Karoo Array Telescope працювала зі спеціально створеними Phased Experimental Demonstrator (PED) у Південно-Африканській астрономічній обсерваторії[4] та eXperimental Development Model Telescope (XDM) в Радіоастрономічній обсерваторії Хартбістхук[5].
У серпні 2009 стартувало будівництво на плато Карру[6]. Перші сім параболічних антен встановлено, а 2010 чотири з них об'єднані в інтегровану систему (названу КАТ-7) для отримання інтерферометричних даних астрономічних об'єктів. В грудні 2010 між одною з антен КАТ-7 і 26-метровою антеною обсерваторії Hartebeesthoek була зафіксована кореляція радіоінтерференції з наддовгою базою[7].
Згідно з попередніми планами будівництво масиву мало б завершитись у 2012[8], однак перегляд бюджету призвів до відтермінування[9]. Жодного фінансування не було надано від 2010 до 2012 року[10]. До 2015 року мають стати до роботи ще лише 15 «тарілок»[11].
Проте, залізобетонні фундаменти всіх антен MeerKAT були закладені до 11 лютого 2014. Майже 5000 м3 цементу і більш як 570 тон сталі були використані, основи антен дозволять астрономам працювати навіть при вітрі 65 км/год та гарантують цілісність антен при 144 км/год[12].
Згідно з оновленим планом робіт протягом 2016 року основні будівельні роботи мають завершитися і почнуться наукові дослідження. Всі антени працюватимуть, однак діапазон прийому сигналів становитиме лише 750 МГц. Кожна наступна робоча фаза означатиме підключення нового приймача, що дозволить досягти планової ширини смуги 4 ГГц.
| 2011 KAT-7 |
2016 MeerKAT Фаза 1 |
2018 MeerKAT Фаза 2 і 3 | |
|---|---|---|---|
| Кількість антен | 7 | 64 | 64 |
| Смуга частот (ГГц) | 0.9 — 1.6 | 1.00 — 1.75 | 0.58 — 1.015 1.00 — 1.75 |
| Максимальна робоча ширина смуги (ГГц) | 0.256 | 0.75 | 2 (ціль 4) |
| Максимальна база радіоінтерферометрії (км) | 0.2 | 8 | 20 |
| Мінімальна база радіоінтерферометрії (м) | 20 | 29 | 29 |
Заплановані спостереження
Протягом п'яти років астрономи, що подали заявки на проведення досліджень, матимуть змогу працювати з MeerKAT. Цілі наукових досліджень радіо-обсерваторії цілком відповідають задачам першої фази робіт РаКК, що підтверджує статус MeerKAT як основи майбутньої РаКК.
| Науковий проект | Керівники досліджень |
|---|---|
| Перевірка Теорії гравітації Ейнштейна та пошук гравітаційних хвиль — Вивчення фізики загадкових нейтронних зірок шляхом спостереження пульсарів. | Проф. Метью Бейлз, Swinburne Centre for Astrophysics and Supercomputing, Австралія |
| LADUMA (Looking at the Distant Universe with the MeerKAT Array, Огляд віддалених ділянок Всесвіту за допомогою MeerKAT)[13] — над-глибоке вивчення нейтрального водню в ранньому Всесвіті. | Д-р Сара Блит (Університет Кейптауна, Південна Африка), д-р Бенн Холверда (Європейське космічне агентство, Нідерланди) д-р Ендрю Бейкер (Рутгерський університет, США) |
| MESMER (MeerKAT Search for Molecules in the, Пошук молекул у епоху реіонізації за допомогою MeerKAT) — Пошук CO у значному червоному зсуві (z>7) задля з'ясування ролі молекулярного водню у ранньому Всесвіті. | Д-р Ян Гейвуд (Оксфордський університет, Сполучене Королівство) |
| Порівняльне дослідження за допомогою MeerKAT ліній поглинання атомічного водню і OH-ліній з віддалених сталих джерел (визначення коефіцієнтів OH-ліній може підказати яким чином в ранньому Всесвіті могли змінюватися фундаментальні константи). | Д-р Нірай Гупта (ASTRON, Нідерланди) д-р Рагунатан Шріананд (Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics, Індія) |
| MHONGOOSE (MeerKAT HI Observations of Nearby Galactic Objects: Observing Southern Emitters, Спостереження за допомогою MeerKAT водневих ліній найближчих галактичних об'єктів: спостереження випромінюючих об'єктів південної півкулі) — Вивчення різних типів галактик, темної матерії та «космічної павутини». | Проф. Ервін де Блок (Університет Кейптауна, ПАР) |
| TRAPUM — пошук і дослідження нових та незвичайних пульсарів. | Д-р Бенджамен Стапперс (Jodrell Bank Centre for Astrophysics, Сполучене Королівство) проф. Майкл Крамер (Max Planck Institute for Radio Astronomy, Німеччина) |
| Вивчення за допомогою MeerKAT водневих ліній у Скупченні Піч, формування галактик і еволюція в кластерному середовищі. | Д-р Паоло Серра (ASTRON, Нідерланди) |
| MeerGAL (MeerKAT High Frequency Galactic Plane Survey, Високочастотне вивчення галактичного диску за допомогою MeerKAT) — Galactic structure and dynamics, distribution of ionised gas, recombination lines, interstellar molecular gas and masers. | Д-р Марк Томпсон (University of Hertfordshire, Сполучене Королівство), д-р Шарміла Гоедгарт (РаКК-Південна Африка, ПАР) |
| MIGHTEE (MeerKAT International GigaHertz Tiered Extragalactic Exploration survey, Міжнародне багаторівневе дослідження позагалактичних об'єктів за допомогою MeerKAT у ГГц-діапазоні) — Спостереження в глибокому континіумі ранніх радіо-галактик. | Dr Курт ван дер Гейден (Університет Кейптауна, ПАР), д-р Метт Ярвіс (University of the Western Cape, ПАР і University of Hertfordshire, Велика Британія) |
| ThunderKAT (The Hunt for Dynamic and Explosive Radio Transients with MeerKAT, Пошук за допомогою MeerKAT динамічних та вибухових радіо-випромінюючих об'єктів) — напр. гамма-спалахів, Нових та Наднових, а також нових типів джерел радіо-випромінення. | Проф. Партік Вудт (Університет Кейптауна, ПАР) проф. Роб Фендер (University of Southampton, Велика Британія) |
MeerKAT також братиме участь у глобальних РНДБ-спостереженнях, співпрацюючи з усіма найбільшими обсерваторіями світу. Від Масиву телескопів Карру очікують суттєвого внеску в збільшення чутливості планетарної РНДБ-мережі. В майбутньому обсерваторія вирішуватиме задачі програми пошуку позаземного інтелекту та співпрацюватиме з NASA як приймач сигналів від космічних зондів.
Див. також
Примітки
- «About MeerKAT».
- Campbell, Keith (3 квітня 2009). An array of technology spin-offs emerges as the 'MeerKAT' radio telescope gains traction. Martin Creamer Engineering News. Процитовано 30 червня 2009.
- SKA Africa eNews. SKA South Africa Project. Архів оригіналу за 15 жовтня 2010. Процитовано 27 жовтня 2010.
- History of PED. Karoo Array Telescope. Процитовано 4 січня 2010.
- Progress with KAT – XDM. Радіоастрономічна обсерваторія Хартбістхук. Процитовано 30 червня 2009.
- Campbell, Keith (29 травня 2009). Radio telescope project advances with issue of tender. Martin Creamer Engineering News. Процитовано 30 червня 2009.
- First HartRAO-KAT-7 VLBI fringes signal new capability. Архів оригіналу за 11 березня 2012. Процитовано 18 квітня 2016.
- Science and Technology Dept Budget Vote 2009/10 Speech, 18 June 2009. Архів оригіналу за 24 грудня 2012. Процитовано 18 квітня 2016.
- Square Kilometre Array (SKA) project plans on schedule states Pandor 9 November 2010. Архів оригіналу за 24 грудня 2012. Процитовано 18 квітня 2016.
- South Africa National Budget — Estimates of National Expenditure, Table 34.6 «Research, Development and Innovation» page 766
- South Africa National Budget — Estimates of National Expenditure page 764
- MeerKAT telescope foundations complete. Phys.org. 11 лютого 2014. Процитовано 19 лютого 2014.
- Home page for the LADUMA (Looking At the Distant Universe with the MeerKAT Array) survey. Архів оригіналу за 15 березня 2016. Процитовано 18 квітня 2016.