시몬스 천문대

Simons Observatory
시몬스 천문대
Simonsarray wide.jpg
Simons Array, Atacama Cosmology Telescope, POLARBEAR를 갖춘 미래의 Simons 천문대 부지.
대체 이름옵서버리오 시몬스
장소아타카마 사막
좌표22°57~31°S 67°47′15″w/22.9586°S 67.7875°W/ -22.9586; -67.7875좌표: 22°57°31°S 67°47°15°W / 22.9586°S 67.7875°W / -22.9586; -67.7875 Edit this at Wikidata
고도5,200 m(17,100 피트)
파장27, 39, 93, 145, 225, 280GHz(1.110, 0.769, 0.322, 0.207, 0.133, 0.107cm)
초광2020년
망원경 스타일우주 마이크로파 배경 실험
전파 망원경 Edit this on Wikidata
망원경 수4개
직경6, 0.5m(19피트 8인치, 1피트 8인치)
웹 사이트simonsobservatory.org Edit this at Wikidata
Simons Observatory is located in Chile
Simons Observatory
시몬스 전망대 위치
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[Wikidata에서 편집]

시몬스 천문대는 칠레 북부 아타카마 사막의 해발 5,200미터(17,000피트)에 위치한 차이나토르 과학 보호구역 안에 있습니다.아타카마 우주론 망원경(ACT)과 시몬스 배열(Simons[1] Array)이 근처에 있으며, 이 실험들은 현재 우주 마이크로파 배경(CMB)을 관측하고 있다.그들의 목표는 우주가 어떻게 시작되었고, 무엇으로 구성되어 있으며, 현재 상태로 어떻게 진화했는지 연구하는 것이다.Simons Observatory는 많은 동일한 목표를 공유하지만 훨씬 더 정확하고 다양한 측정을 하기 위해 기술의 발전을 이용하는 것을 목표로 합니다.또한 시몬스 천문대의 많은 측면(광학 설계, 검출기 기술 등)이 향후 CMB-S4 [2][3][4]어레이의 경로 발견자가 될 것으로 예상된다.

Simons Observatory는 Simons Foundation과 다수의 참여 [5][6][7]대학으로부터 총 4010만 달러의 조성금으로 실현되었습니다.콜라보레이션은 전 세계 35개 이상의 기관에서 250명 이상의 과학자를 보유한 대규모 다국적 기업입니다.

과학 목표

시몬스 천문대의 주요 목표 중 하나는 플랑크 위성보다 훨씬 감도가 좋은 하늘의 편광 지도입니다.이것은 우주론적 매개변수를 더 잘 측정할 수 있게 해줄 것이며, 또한 광범위한 다른 과학도 가능하게 할 것이다.예를 들어 마이크로파 배경의 중력 렌즈, 원시 비스펙트럼, 열 및 운동학적 Sunyev-Zel'dovich 효과 등이 있습니다.큰 각도 편파 신호를 델렌싱하면 텐서 대 스칼라 비를 측정할 수 있습니다.이 조사는 또한 16,000개의 은하단과 20,000개 이상의 은하계 외 근원에 대한 유산 카탈로그를 제공할 것이다.자세한 내용은 [8]일기예보에서 발표되었습니다.

주파수

CMB의 피크 주파수는 160.3GHz입니다.이 주파수 바로 아래에서는 대기 불투명도가 낮습니다.그 결과, 시몬스 천문대의 검출기 대부분은 90GHz에서 150GHz까지 작동하게 된다.

하지만, 우리 은하에서 방출되는 물질과 같은 전경을 제거하기 위해서는 다른 주파수에서의 측정이 중요합니다.이러한 포그라운드는 높은 주파수와 낮은 주파수를 사용하여 CMB와 다른 스펙트럼을 가지므로 분리할 수 있습니다.Simons 천문대에서 사용되는 정확한 대역 센터는 27, 39, 93, 145, 225 및 280GHz입니다.

망원경

몇몇 과학 목표들을 위해 충분히 높은 각도 분해능을 얻기 위해서, 약 5미터 이상의 구멍을 가진 망원경이 필요하다.매우 낮은 소음 지도에서 오류의 주요 원인이 되는 체계적인 효과를 줄이기 위해 시몬스 천문대는 6미터 망원경을 만들고 주 거울을 5.5미터까지 조명할 것이다.동시에 다른 과학 목표도 큰 각도에서 매우 낮은 소음을 요구합니다. 6미터 망원경으로는 달성하기 어려울 것입니다.이 때문에 시몬스 천문대는 0.5m 망원경 3개를 제작해 데이터 세트를 조합해 분석할 예정이다.

대구경 망원경(LAT)

직경 6미터의 망원경은 크로스 드라곤(Crossed Dragone) 디자인을 하고 있습니다.90GHz의 주파수에서는 7.8도 이상의 시야가 확보됩니다.현재 독일에서 [9]Vertex Antennetechnik에 의해 건설되고 있다.이 망원경은 현재 건설 중인 고주파 CCAT-프라임 망원경과 동일한 설계이다.

사이몬스 천문대 대구경 망원경을 통해 입면 구조에 내장된 거울을 보여주는 단면입니다.오른쪽의 하얀 원통은 지름 2.4미터의 빙판입니다.

LAT의 검출기는 직경 2.4m 이상의 대형 크라이오스탯에 수용될 예정이다.여기에는 3개의 냉각된 실리콘 렌즈(망원경의 2차 초점으로부터의 빛을 검출기에 재집속시키기 위한 것)와 1차 거울의 이미지(망원경 구조로부터의 빗나간 [10]빛이 검출기에 도달하는 것을 방지하기 위한)에 있는 라이엇 스톱으로 구성된 최대 13개의 광학 튜브가 수용됩니다.13개의 튜브 중 1개는 27&39GHz, 4개는 93&145GHz, 2개는 225&280GHz로 동작하며 나머지는 향후 확장을 위해 예약되어 있습니다.이 크라이오스타트는 지금까지 만들어진 [11]것 중 가장 큰 밀리미터파 천문 카메라 중 하나가 될 것이다.

소형 개구 망원경(SAT)

이 작은 구멍 망원경은 3개의 비구면 실리콘 렌즈와 회전하는 반파판을 가진 굴절 망원경이다.각각의 망원경은 35도 이상의 시야를 가지고 있다.측면부의 땅에서 신호를 포착하는 것과 같은 체계적인 효과를 극복하는 것은 매우 큰 각도 척도의 측정에 매우 중요하므로 각 망원경은 공동 움직이는 화면을 가지며, 공동 움직이는 화면에서 하늘로 회절을 반사하는 고정 지상 화면 안에 장착됩니다.

검출기를 판독하기 위한 콤빙 실드와 전자 장치를 보여주는 마운트의 SAT와 100mK 미만으로 냉각하는 데 필요한 저온 장치.고정 접지 실드는 표시되지 않습니다.

검출기

Simons 천문대는 Transition Edge Sensor(TES) 열량계를 사용합니다.이러한 장치는 펄스 튜브 냉각기를 사용하여 4K 미만으로 냉각하고 최종 1K 및 100mK 냉각 단계에서는 희석 냉장고를 사용하여 크라이오스타트 내부에서 100mK까지 냉각됩니다.약 60,000볼로미터(약 절반은 LAT에, 나머지는 SAT에)디텍터를 판독하기 위해 마이크로파 다중화 방식이 사용됩니다.

현황

2019년 11월 현재, 4개의 망원경 중 어느 것도 완성되지 않았고 칠레의 현장에서도 완성되지 않았다.그러나 최종 설계는 존재하며 건설은 곧 시작될 것입니다.전망대 현장의 지질 조사가 완료되었고 현장 인프라(전력, 도로, 인터넷, 건물)를 설치하기 위한 준비가 시작되었다.모든 망원경을 위한 저온 장치가 만들어졌고 초기 열 테스트가 수행되고 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Suzuki, A.; et al. (2015). "The POLARBEAR-2 and the Simons Array Experiment". Journal of Low Temperature Physics. 184 (3–4): 805–810. arXiv:1512.07299. doi:10.1007/s10909-015-1425-4.
  2. ^ Inside Science (2017-02-23). "Looking Deeper Into Our Cosmic Past Scientists reveal plans for future experiments to study the faint remnants left behind by the Big Bang". insidescience.org. Retrieved 5 March 2017.
  3. ^ Symmetry. "2016 year in particle physics". symmetrymagazine.org. Retrieved 5 March 2017.
  4. ^ Cartlidge, Edwin (2017). "Huge microwave observatory to search for cosmic inflation". Nature. doi:10.1038/nature.2017.22920.
  5. ^ Scientific American. "Hunt for Big Bang Gravitational Waves Gets $40-Million Boost". scientificamerican.com. Retrieved 5 March 2017.
  6. ^ Photonics Media. "Simons Observatory Receives $40M in Funding to Advance Telescopes, Detectors". photonics.com.
  7. ^ Space Daily. "Simons observatory will investigate the early universe". spacedaily.com. Retrieved 5 March 2017.
  8. ^ Ade, P.; et al. (2019). "The Simons Observatory: Science goals and forecasts". Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2019 (2): 056. arXiv:1808.07445. doi:10.1088/1475-7516/2019/02/056.
  9. ^ "UC San Diego Signs On to Study Cosmos with Massive New Telescope in South America". ucsdnews.ucsd.edu. Retrieved 2017-12-21.
  10. ^ Dicker, S. R.; et al. (2018). Marshall, Heather K; Spyromilio, Jason (eds.). "Cold optical design for the large aperture Simons Observatory telescope". SPIE: Astronomical Instrumentation. 10700: 107003E. arXiv:1808.05058. Bibcode:2018SPIE10700E..3ED. doi:10.1117/12.2313444. ISBN 9781510619531.
  11. ^ Zhu, Ningfeng; et al. (2021). "The Simons Observatory Large Aperture Telescope Receiver". The Astrophysical Journal Supplement Series. 256 (1): 23. doi:10.3847/1538-4365/ac0db7.