Объединенная антенна для миллиметровой астрономии (CARMA): история и характеристики
Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy
CARMA: мощный радиотелескоп для астрономических исследований на миллиметровых волнах. Прекратил работу в 2015, уступив место ALMA. Располагался в горах Иньо.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Астрономический инструмент
Astronomical instrument
Комбинированный массив для исследований в миллиметровом диапазоне астрономии (CARMA) был астрономическим инструментом, состоящим из 23 радиотелескопов, введенным в эксплуатацию в 2006 году. Эти телескопы формировали астрономический интерферометр, в котором все сигналы объединялись в специально разработанном компьютере (корреляторе) для получения астрономических изображений высокого разрешения. Телескопы прекратили работу в апреле 2015 года и были перемещены в радиообсерваторию Оуэнс-Вэлли для хранения. Атакамский большой миллиметровый массив в Чили сменил CARMA как самый мощный миллиметровый интерферометр в мире.
The Combined Array for Research in Millimeter wave Astronomy (CARMA) was an astronomical instrument comprising 23 radio telescopes, dedicated in 2006. These telescopes formed an astronomical interferometer where all the signals are combined in a purpose built computer (a correlator) to produce high resolution astronomical images. The telescopes ceased operation in April 2015 and were relocated to the Owens Valley Radio Observatory for storage. The Atacama Large Millimeter Array in Chile has succeeded CARMA as the most powerful millimeter wave interferometer in the world.
Местоположение
Согласно каталогу обсерватории CARMA, медианная высота всех площадок для телескопов составляла [укажите высоту]. Обсерватория располагалась в горах Иньо к востоку от радиообсерватории долины Оуэнс, на участке, известном как Седар-Флат (после переноса кемпингов группы Седар-Флат к западу от шоссе 168), доступ к которому осуществлялся через перевал Вестгард. Высокогорное расположение было выбрано для минимизации поглощения миллиметрового излучения и фазовой декогеренции атмосферным водяным паром.
According to the CARMA observatory catalog, the median height of all telescope pads was at an elevation of The observatory was located in the Inyo Mountains to the east of the Owens Valley Radio Observatory, at a site called Cedar Flat (after relocating the Cedar Flat Group Camps to the west of Hwy 168), accessed through Westgard Pass. The high elevation site was chosen to minimize millimeter wave absorption and phase decoherence by atmospheric water vapor.
Особенности
Этот массив был уникальным, поскольку представлял собой разнородную коллекцию радиотелескопов различных размеров и конструкций. Существовало три типа телескопов, все антенны Кассегрена с параболическими первичными зеркалами и гиперболическими вторичными зеркалами:
This array was unique for being a heterogeneous collection of radio telescopes of varying sizes and design. There were three types of telescopes, all Cassegrain reflector antennas with parabolic primary mirrors and hyperbolic secondary mirrors:
Шесть телескопов диаметром каждый. Они были частью миллиметрового массива на площадке OVRO, управляемой Caltech. Они были перевезены в Сидар-Флат весной 2005 года. Девять телескопов диаметром каждый. Ранее они находились в радиообсерватории Хэт-Крик и управлялись консорциумом Berkeley Illinois Maryland Association (BIMA). Они были переведены из HCRO весной 2005 года в Cedar Flat. Восемь телескопов диаметром каждый. Они были построены как инструмент для космологии и также известны как массив Суняева — Зельдовича (SZA), проект под руководством Джона Карлстрома в Чикагском университете. Массив SZA провёл три года на дне долины в радиообсерватории Оуэнс-Вэлли, наблюдая за космическим микроволновым фоном (CMB) и скоплениями галактик. Летом 2008 года он был перенесён в Сидар-Флат.
Six telescopes each in diameter. These were part of the Millimeter Array at the OVRO site operated by Caltech. They were moved to Cedar Flat in the Spring of 2005. Nine telescopes each in diameter. These were formerly located at the Hat Creek Radio Observatory and operated by the Berkeley Illinois Maryland Association (BIMA) consortium. These were moved from HCRO in the spring of 2005 to Cedar Flat. Eight telescopes each in diameter. These were built as an instrument for cosmology and are also known as the Sunyaev Zel'dovich Array (SZA), a project led by John Carlstrom at the University of Chicago. The SZA spent three years on the valley floor at the Owens Valley Radio Observatory observing the cosmic microwave background (CMB) and galaxy clusters. In the summer of 2008 it was moved up to Cedar Flat.
Развертывание
В 2006 году шесть телескопов массива OVRO и девять телескопов массива BIMA работали совместно, собирая научные данные. Осенью 2008 года началась новаторская работа по компенсации искажений изображения, вызванных турбулентным распределением водяного пара в тропосфере. Наиболее протяженные конфигурации массива, до , были необходимы для наблюдения мельчайших деталей на астрономических изображениях. На таких расстояниях разница во времени прибытия сигналов на разные телескопы, проходящих через различное количество водяного пара, существенно ограничивает качество изображений. Размещение антенны SZA рядом с каждой антенной CARMA и наблюдение компактного астрономического радиоисточника вблизи исследуемого объекта позволило измерять свойства атмосферы с временным разрешением вплоть до нескольких секунд. Эта информация могла быть использована в процессе обработки данных для устранения значительной части ухудшения качества, вызванного атмосферной сцинтилляцией. Наблюдения с использованием SZA (работающего на частоте 30 ГГц) для измерения атмосферы начались в ноябре 2008 года. SZA также непосредственно участвовала в научных операциях CARMA во время экспериментов, когда все три типа телескопов были подключены к одному коррелятору. Наблюдения проводились преимущественно в диапазоне 3 мм (80–115 ГГц) и диапазоне 1 мм (210–270 ГГц). Эти частоты полезны для обнаружения многих молекулярных газов, включая вторую по распространенности молекулу во Вселенной – монооксид углерода (CO). Наблюдение за CO является косвенным индикатором присутствия молекулярного водорода (самой распространенной молекулы во Вселенной), который сложно обнаружить напрямую. Холодная пыль также обнаруживается в этом диапазоне длин волн и может использоваться для изучения протопланетных дисков вокруг звезд, например. В 2009 году антенны OVRO 10,4 м были оснащены приемниками 27–35 ГГц и проводили наблюдения в сантиметровом диапазоне совместно с антеннами SZA.
as of 2006, the six telescopes from the OVRO array and the nine telescopes from the BIMA array were working together to gather scientific data. Pioneering work on compensating for the image distortion resulting from turbulent water vapor distributions in the troposphere started in the fall of 2008. The most extended configurations of the array, up to , were required for viewing the finest details in astronomical images. Over these distances the variation in the time of arrival of signals at the different telescopes as they pass through different amounts of water vapor severely limits the quality of images. By siting an SZA antenna near each of the CARMA antennas and observing a compact astronomical radio source near the source under study, the properties of the atmosphere could be measured on time scales as short as a couple of seconds. This information could be used in the data reduction process to remove a significant fraction of the degradation caused by the atmospheric scintillation. Observations using the SZA (operating at 30 GHz) to make the atmospheric measurements started in November 2008. The SZA has also participated directly in the science operations of CARMA during experiments where all three types of telescopes were attached to the same correlator. Observations were primarily in the 3 mm range (80–115 GHz) and the 1 mm range (210–270 GHz). These frequencies are useful for detecting many molecular gases, including the second most abundant molecule in the universe, carbon monoxide (CO). Observing CO is an indirect indicator of the presence of molecular hydrogen gas (the most abundant molecule in the universe) which is difficult to detect directly. Cold dust is also detectable in this wavelength range and can be used to study planet forming disks around stars, for example. In 2009, the OVRO 10.4 m antennas were instrumented with 27–35 GHz receivers and made observations in the centimeter band in concert with the SZA antennas.
ВЛБИ
CARMA был одним из элементов антенной решетки на ранних этапах экспериментальной проверки концепции проекта Event Horizon Telescope и в 2007 году участвовал в наблюдениях, которые показали возможность наблюдения структур масштаба горизонта событий в сверхмассивной черной дыре в центре нашей Галактики, Sgr A*.
CARMA was an array element in the early proof of concept observations by the Event Horizon Telescope project, and in 2007 participated in observations which showed that event horizon scale structures could be seen in the Milky Way's supermassive black hole, Sgr A*.