天文提问

射电天空的新窗口

时间:2018-09-12 11:27 来源:未知 作者:admin

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Posted: 2015. 11. 11

编译:Melipal 审校:admin (编译版权所有,未经许可请勿转载)

马克斯 普朗克学会参与了南非的MeerKAT望远镜计划。

它将是南半球最大、最灵敏的射电望远镜:在几年之后,64面13.5米口径天线将在南非对准宇宙,以高精度审视着射电爆发以及银河系内的脉冲星和星际云团。MeerKAT这只巨型 耳朵 的一台重要的接收机系统由波恩市(Bonn)的马克斯 普朗克射电天文所提供。为了它的开发与建造,马普学会提供了1100万欧元的赞助。周三,在柏林的合作协议签署现场,马普学会主席马丁 施特拉特曼(Martin Stratmann)说: MeerKAT计划是射电天文学的一大里程碑。通过接收机系统的建造,我们为天文学家提供了使用世界级设施的机会。

伸向太空的巨耳:对准非洲夜空的一架MeerKAT天线。图片版权:SKA South Africa (photomontage, March 2014)

当前距离南非北开普省(North Cape)卡那封(Carnarvon)大约90千米的还是一处建筑工地。不过到了2017年,它将成为射电天文学家的新圣地。由于卡鲁(Karoo)半沙漠地区的独特地点,这一设施受到的地面干扰甚少,因此可以全面发挥它的灵敏度。

在可见光之外,射电天文学开启了通向宇宙的全新窗口。但是观测的质量强烈依赖于望远镜的灵敏度。天区的可观测性、时间与频谱分辨率,还有测绘天穹的速度等因素都发挥了重要的作用。

MeerKAT总计由64面单独的天线组成,每面口径是13.5米。这些碟状天线可以通过干涉技术结合成为一架望远镜,它们是由德国的Vertex公司设计的。它们的结构是所谓的偏轴格雷高里(offset Gregory)结构,可以利用反射面的全口径,从而提升灵敏度,此外还能获取绝佳的成像质量,并很好地屏蔽卫星或地面发射源不需要的干扰。

这座天线阵将比地球上北半球最大的全动式单天线望远镜(如波恩附近的以及美国西弗吉尼亚州的绿堤望远镜)还要灵敏。此外,MeerKAT的空间分辨率可以与直径8千米的单一射电天线相比肩。

在柏林签署合作协议

11日星期三,马克斯 普朗克学会与南非合作者在柏林正式签署了MeerKAT的合作协议。参与签署仪式的嘉宾包括南非科技部部长纳雷迪 潘多尔(Naledi Pandor)以及马普学会的主席马丁 施特拉特曼等人。

签署仪式:马普学会的主席马丁 施特拉特曼与南非的MeerKAT计划负责人贝尔尼 法纳洛夫(Bernie Fanaroff,左起第3人)正在签署协议。南非科技部部长纳雷迪 潘多尔与两国使节出席了签署仪式。图片版权:Embassy South Africa

在马普学会,来自马普射电天文所的科学家参与了此项合作。他们将与曼彻斯特大学与牛津大学的同行一道处理该计划取得的数据。系统将由前端数据采集系统以及后端的高时间分辨率数据处理系统组成。数据的频率涵盖1.6到3.5 GHz。预期的数据记录速率是每秒5.5T比特(1T比特=1012比特),相当于每秒记录下相当于147张完整DVD的数据。

马普射电天文所的电子部门负责人贡多尔夫 维兴(Gundolf Wieching)说: 我们研究所的MeerKAT接收机计划是要建造专门满足马普学会的科学家研究兴趣的接收机系统。这将使我们全面挖掘这架令人敬畏的新阵列的潜力。 新的接收机将在该所建造。

马普所的负责人迈克尔 克莱默(Michael Kramer)高度评价了MeerKAT的机遇: 我们期待着在基础物理领域的进展,我们可以通过脉冲星的观测来检验引力理论,并探测引力波。

克莱默称,MeerKAT进行的观测将包括对射电天空动态变化的研究(如宇宙学距离上短暂的射电爆发)、对星际介质灵敏的分子谱观测,还有对射电源的高分辨率成像。

凭借MeerKAT,未来的射电天文观测开始了。在下一个十年的中期,这座阵列将与平方千米阵结合为一。这项名为 SKA 的计划将在南非与澳大利亚建造,由数以千计的小型天线组成,总采集面积将达到100万平方米。SKA的空间分辨率将最多超过哈勃空间望远镜50倍。

(全文完)

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