Войти
 телескоп CHIME | |
| Часть | Радиоастрофизической обсерватории Доминиона  |
|---|---|
| Местоположение (а) | Водопад Оканаган, Британская Колумбия, Канада |
| Координаты | 49 ° 19'16 ″ N 119 ° 37'26 ″ W / 49,321 ° N 119,624 ° W / 49,321; -119,624 Координаты : 49 ° 19'16 ″ N 119 ° 37′26 ″ W / 49,321 ° N 119,624 ° W / 49,321; -119.624 |
| Организация | Радиоастрофизическая обсерватория Доминиона. Университет Макгилла. Университет Британской Колумбии. Университет Торонто |
| Высота | 545 м (1788 футов) |
| Длина волны | 37 см (810 МГц) -75 см (400 МГц) |
| Год постройки | 2015 - август 2017 (2015 - август 2017 ) |
| Первый свет | 7 сентября 2017 года |
| Тип телескопа | параболический рефлектор. радиотелескоп. Телескоп Зенит |
| Количество телескопов | 4 |
| Диаметр | |
| Длина | 100 м (328 фут 1 дюйм) |
| Ширина | 20 м (65 футов 7 дюймов) |
| Площадь сбора | 8000 м (86000 квадратных футов) |
| Веб-сайт | эксперимент с перезвоном.ca |
  Местоположение канадского эксперимента по картированию интенсивности водорода | |
 Связанные СМИ на Wikimedia Commons | |
Канадский эксперимент по картированию интенсивности водорода (CHIME ) - это интерферометрический радиотелескоп в Радиоастрофизической обсерватории Доминиона в Британской Колумбии, Канада, состоящий из четырех антенны, состоящие из 100 x 20 метров цилиндрических параболических отражателей (примерно по размеру и форме сноубордистских хафпайпов ) с 1024 двойными на опоре над ними подвешены поляризационные радиоприемники. Антенна принимает радиоволны от водорода в космосе на частотах в диапазоне 400–800 МГц. малошумящие усилители телескопа построены из компонентов, адаптированных для индустрии мобильных телефонов, и их данные обрабатываются с использованием специально созданной электронной системы FPGA и 1000-процессорного высокопроизводительного Кластер GPGPU. Телескоп не имеет движущихся частей и каждый день наблюдает за половиной неба, пока Земля вращается. Он также оказался превосходным инструментом для наблюдения недавно открытого явления быстрых радиовсплесков (FRB).
CHIME - это партнерство между Университетом Британской Колумбии, Университетом Макгилла, Университетом Торонто и канадским Национальным исследовательским центром. Радиоастрофизическая обсерватория Совета Доминиона. Церемония первого зажигания была проведена 7 сентября 2017 года, чтобы открыть этап ввода в эксплуатацию.
Одна из самых больших загадок современной космологии - почему расширение Вселенной ускоряется. Около семидесяти процентов Вселенной сегодня состоит из так называемой темной энергии, которая противодействует силе притяжения гравитации и вызывает это ускорение. О том, что такое темная энергия, известно очень мало. CHIME находится в процессе точных измерений ускорения Вселенной, чтобы лучше понять, как ведет себя темная энергия. Эксперимент предназначен для наблюдения за периодом в истории Вселенной, в течение которого стандартная модель ΛCDM предсказывает, что темная энергия начала преобладать в плотности энергии Вселенной и когда замедленное расширение перешло в ускорение.
CHIME будет проводить и другие наблюдения помимо своей основной, космологической цели. Ежедневный обзор неба CHIME позволит изучить нашу собственную Млечный Путь галактику в радиочастотах и, как ожидается, улучшит понимание галактических магнитных полей.
CHIME также поможет другим экспериментам в калибровке. измерения радиоволн от быстро вращающихся нейтронных звезд, которые исследователи надеются использовать для обнаружения гравитационных волн.
CHIME используется для обнаружения и мониторинга пульсары и другие транзиенты; для этих научных целей был разработан специальный инструмент. Телескоп круглосуточно следит за 10 пульсарами одновременно, чтобы следить за изменением их хронометража, которое может указывать на проходящую гравитационную волну. CHIME способен обнаруживать загадочные внегалактические быстрые радиовсплески (FRB), которые длятся всего миллисекунды и не имеют четкого астрофизического объяснения.
Инструмент представляет собой гибрид полуцилиндрический интерферометр, предназначенный для измерения крупномасштабного спектра мощности нейтрального водорода в диапазоне красного смещения от 0,8 до 2,5. Спектр мощности будет использоваться для измерения шкалы барионных акустических колебаний (BAO) в этом диапазоне красных смещений, где темная энергия становится существенным фактором эволюции Вселенной.
ЧИМ чувствителен к 21 см радиоволны, излучаемые облаками нейтрального водорода в далеких галактиках, чувствительны к волнам со смещением в красную область. Измеряя распределение водорода во Вселенной - метод, известный как отображение интенсивности - CHIME создаст трехмерную карту крупномасштабной структуры Вселенной между красными смещениями. 0,8–2,5, когда Вселенной было от 2,5 до 7 миллиардов лет. Таким образом, CHIME нанесет на карту более 3% от общего наблюдаемого объема Вселенной, что значительно больше, чем было достигнуто крупномасштабными исследованиями структуры на сегодняшний день, в эпоху, когда Вселенная в значительной степени не наблюдается. Карты крупномасштабной структуры могут быть использованы для измерения истории расширения Вселенной, поскольку звуковые волны в ранней Вселенной или барионные акустические колебания (BAO) оставили небольшие перегрузки в распределении материи по масштабам. около 500 миллионов световых лет. Эта характерная шкала BAO была хорошо измерена такими экспериментами, как Planck, и поэтому может использоваться в качестве «стандартной линейки» для определения размера Вселенной как функции времени, тем самым показывая скорость расширения.
Измерения BAO до настоящего времени были выполнены путем наблюдения за распределением галактик на небе. В то время как в будущих экспериментах, таких как The Dark Energy Survey, Euclid и Spectroscopic Instrument (DESI), будет продолжаться использование этой техники, CHIME является пионером в использование радиоизлучения водорода, а не звездного света в качестве индикатора структуры для обнаружения BAO. Хотя CHIME не может использоваться для той же вспомогательной науки, в которой превосходны обзоры галактик, для измерения BAO CHIME представляет собой очень экономичную альтернативу, поскольку нет необходимости наблюдать отдельные галактики.
Выбор использования нескольких удлиненных рефлекторов вместо множества круглых тарелок необычен, но не является оригинальным для CHIME: другими примерами полуцилиндрических телескопов являются Синтез телескопа обсерватории Молонгло. в Австралии и радиотелескоп Северного Креста в Италии. Эта конструкция была выбрана для CHIME как рентабельный способ размещения плотно упакованных радиоантенн, чтобы телескоп мог наблюдать за небом в широком диапазоне угловых масштабов. Использование нескольких параллельных полуцилиндров дает сопоставимое разрешение по обеим осям телескопа.
Антенны специально разработаны для CHIME, чтобы иметь хороший отклик в диапазоне от 400 до 800 МГц при двух линейных поляризациях. Антенны на основе тефлона печатной платы в форме лепестков клеверного листа расположены вдоль фокальной линии каждой из проволочной сетки <74.>Полутрубные отражатели. Существуют балуны, которые объединяют дифференциальные сигналы от двух соседних лепестков клеверного листа в один несимметричный сигнал. В каждой антенне четыре лепестка, обеспечивающих два аналоговых выхода. С 256 антеннами на рефлектор и четырьмя рефлекторами, телескоп имеет 2048 аналоговых выходов для обработки. Сигнал от антенн усиливается в два этапа с использованием технологий, разработанных в индустрии мобильных телефонов. Это позволяет CHIME поддерживать аналоговую цепь с относительно низким уровнем шума, оставаясь при этом доступным. Каждая радиочастота, выходящая из антенн, усиливается с помощью малошумящего усилителя, который расположен рядом. Выходы усилителей проходят через коаксиальные кабели длиной 60 метров (200 футов) к процессорам внутри экранированных контейнеров, называемых F-двигателями.
CHIME работает как коррелятор, что означает, что входы со всех антенны объединены, так что вся система работает как одна система. Это требует значительной вычислительной мощности. Аналоговые сигналы оцифровываются на частоте 800 МГц и обрабатываются с использованием комбинации специально созданных программируемых вентильных матриц (FPGA) и графических процессоров (GPU). Pathfinder имеет полностью функциональный коррелятор, сделанный из этих устройств, и продемонстрировал, что технология графического процессора потребительского уровня обеспечивает достаточную вычислительную мощность для CHIME за небольшую часть стоимости других радиокорреляторов. Между двумя соседними отражателями расположены два контейнера F-двигателя. Внутри контейнеров F-engine аналоговые сигналы проходят полосовую фильтрацию и усиливаются, а затем оцифровываются 8-битными аналого-цифровыми преобразователями с рабочей частотой дискретизации 800 миллионов отсчетов. в секунду. В результате цифровая скорость передачи телескопа составляет 13,11 терабит в секунду. Цифровые данные обрабатываются F-двигателями на базе FPGA для организации в частотные ячейки. Затем данные отправляются по оптическим кабелям в контейнер X-engine, расположенный рядом с телескопом. X-engine, имеющий 256 узлов обработки с графическими процессорами, выполняет корреляцию и усреднение данных F-engine. Преимущество использования графических процессоров в конструкции X-engine - простота программирования. Однако это связано с более высоким потреблением энергии по сравнению с решением FPGA. Телескоп потребляет 250 киловатт энергии.
Один из четырех полупроводниковых отражателей с проволочной сеткой
Антенны в форме клеверного листа на фокальной линии
F-образный двигатель, расположенный между двумя соседними отражателями
X-двигатель, расположенный рядом с телескопом CHIME
Телескоп CHIME Pathfinder, прототип полного телескопа CHIME. В 2013 году также в DRAO был построен телескоп CHIME Pathfinder. Это уменьшенная версия полного прибора, состоящая из двух полуцилиндров размером 36 x 20 метров, заполненных 128 антеннами с двойной поляризацией, и в настоящее время используется в качестве испытательного стенда для технологии CHIME и наблюдений. техники. Кроме того, Pathfinder также сможет выполнять начальные измерения барионных акустических колебаний (BAO) с помощью техники картирования интенсивности и сам по себе станет полезным телескопом.
Строительство эксперимента CHIME в июле 2015 года Строительство CHIME началось в 2015 году в Радиоастрофизической обсерватории Доминиона (DRAO) около Пентиктона, Британская Колумбия, Канада. В ноябре 2015 года сообщалось, что CHIME «почти готов к работе», что потребовало установки приемников и создания суперкомпьютера. В марте 2016 года был размещен контракт на технологические чипы.
Строительство CHIME завершилось в августе 2017 года. Церемония первого зажигания с федеральным министром науки Кирсти Дункан был проведен 7 сентября 2017 года для открытия этапа ввода в эксплуатацию. Научные работы начались в конце сентября 2018 года, и в течение первой недели было обнаружено несколько событий.
Одним из первых открытий в рамках проекта CHIME / Fast Radio Burst Project (CHIME / FRB) был второй повторяющийся FRB для следует соблюдать, FRB 180814. CHIME / FRB также обнаружил первый FRB, который повторяется с регулярными интервалами: 180916.J0158 + 65 имеет периодичность 16,35 дней. Находящийся на расстоянии всего 500 миллионов световых лет, это также самый близкий из когда-либо обнаруженных FRB.
CHIME настолько чувствителен, что, как ожидается, в конечном итоге будет обнаруживать десятки FRB в день.
 | Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Канадским экспериментом по картированию интенсивности водорода. |
