Murchison Widefield Array - Murchison Widefield Array
 En individuell MWA-32T flis
| |
| Del av |
Murchison Radio-astronomy Observatory 
|
|---|---|
| Sted (er) | Vest -Australia , AUS |
| Koordinater |
26 ° 42′12 ″ S 116 ° 40′16 ″ E / 26.7033 ° S 116.671 ° Ø Koordinater: 26 ° 42′12 ″ S 116 ° 40′16 ″ E / 26.7033 ° S 116.671 ° Ø
|
| Bølgelengde | 3,75, 1 m (80, 300 MHz) |
| bygget | 2007–2012
|
| Teleskopstil | radiointerferometer
|
| Diameter | 3 km (9842 fot 6 tommer)
|
| Oppsamlingsområde | 512 m 2 (5510 sq ft)
|
| Nettsted |
www
|
  Plassering av Murchison Widefield Array | |
 Relaterte medier på Wikimedia Commons
| |
Den Murchison Vidfelt Array ( MWA ) er et samarbeid mellom et internasjonalt konsortium av organisasjoner å bygge og drive en lavfrekvent radio matrise . De viktigste vitenskapelige målene for MWA, som opererer i frekvensområdet 70–300 MHz, er å oppdage nøytral atomisk hydrogenutslipp fra den kosmologiske epoken for reionisering (EoR), for å studere solen , heliosfæren , jordens ionosfære og radioforbigående fenomener , samt kartlegge den ekstragalaktiske radiohimmelen. Det ligger ved Murchison Radio-astronomy Observatory (MRO).
Sammen med Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), også ved MRO, og to radioteleskoper i Sør -Afrika , Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA) og MeerKAT , er MWA en av fire forløpere til det internasjonale prosjektet kjent som den kvadratkilometer Array (SKA).
Utvikling
MWA skulle ligge på Mileura Station hvor første testing hadde blitt utført og deretter flyttet sørvest til Boolardy Station i utlandet Western Australia , ved Murchison Radio-astronomy Observatory (MRO), 800 kilometer nord for Perth. Denne plasseringen tilbyr et stille radiomiljø og et stabilt klima for observasjoner. MRO er også stedet for CSIRO 's Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) og en av to utvalgte steder i Australia for Square Kilometer Array (SKA). I tillegg til den geografiske koblingen er MWA et av fire offisielle SKA -forløpersteleskoper - instrumenter som gir instrumental, vitenskapelig og operasjonell informasjon for å hjelpe SKA -utviklingen, sammen med to steder i Sør -Afrika, HERA og MeerKAT.
MWA ble opprinnelig tenkt som et 512-flisinstrument (512T) som skulle bygges i etapper. Den første fasen var en 32-flisers prototype (MWA-32T) som ble konstruert og drevet med økende evne i perioden 2007–2011, testet teleskopmaskinvare og gjort foreløpige vitenskapsobservasjoner, inkludert innledende observasjoner av EoR-felt.
Den første fasen av teleskopet, den såkalte "Fase I MWA" oppnådde full praktisk ferdigstillelse i slutten av 2012 og fullførte igangkjøring 20. juni 2013, før den gikk over i full drift. Fase I MWA kryss-korrelerer signaler fra 128 fasede fliser, som hver består av 16 kryssede dipoler arrangert i en firkant på 4x4. Som en del av en planlagt fremtidig utrullingsinfrastruktur på stedet på MRO ble installert under fase I for å muliggjøre en eventuell utbygging til 256 fliser. Den totale kostnaden for den første fasen av prosjektet var 51 millioner dollar. Fase I -matrisen ble i stor grad drevet av den andre MWA -direktøren , Steven Tingay .
I 2017 mottok teleskopet den planlagte oppgraderingen, og doblet både antallet antenner, noe som resulterte i en økning i oppløsning og følsomhet. Dette oppgraderte instrumentet er kjent som "Phase II MWA". Fase II ble praktisk talt fullført i oktober 2017 og offisielt lansert 23. april 2018. Installasjon av ekstra antenner og igangkjøring av matrisen ble ledet av den tredje MWA -direktøren, Randall Wayth, og driften av fase II -instrumentene har blitt ledet av den nåværende direktøren , Melanie Johnston-Hollitt .
Vitenskap
MWA er et iboende allsidig instrument med et veldig stort synsfelt (i størrelsesorden 30 grader på tvers) som kan dekke et bredt spekter av vitenskapelige mål. I fase I gir matrisen et vell av vitenskapelige artikler som dekker temaer som deteksjon av H II-regioner i det galaktiske planet, grenser for radioutslipp fra ekstrasolplaneter, observasjoner av haloer og relikvier i galaksehoper til deteksjon av forbigående radiokilder og sporing av romrester. To av de mest signifikante resultatene fra fase I MWA var:
- Den første påvisningen av plasmarør i ionosfæren av studenter, Cleo Loi . Loi vant Astronomical Society of Australia 2015 Bok Prize for sin forskning.
- "GaLactic and Extragalactic All-sky MWA" (eller "GLEAM") er en undersøkelse av 300 000 ekstragalaktiske kilder ved 20 frekvenser mellom 70 og 230 MHz som ble utført av MWA.
Systemoversikt
En MWA- antenne består av et fire og fire vanlig rutenett med dobbeltpolarisasjonsdipolelementer arrangert på et 4m x 4m stålnettplan. Hver antenne (med sine 16 dipoler) er kjent som en "flis". Signaler fra hver dipol passerer gjennom en forsterker med lav støy (LNA) og kombineres i en analog stråleformer for å produsere flisstråler på himmelen. Stråleformere sitter ved siden av flisene i feltet. Radiofrekvenssignalene (RF) fra flisstrålene sendes til en mottaker, hver mottaker kan behandle signalene fra en gruppe på åtte fliser. Mottakere sitter derfor i feltet, nær grupper på åtte fliser; kabler mellom mottakere og stråleformere bærer data-, strøm- og kontrollsignaler. Strøm til mottakerne leveres fra en sentral generator. Mottakeren inneholder analoge elementer for å kondisjonere signalene som forberedelse til prøvetaking og digitalisering. Frekvensområdet 80–300 MHz er Nyquist -samplet med høy presisjon. Digitale elementer i mottakeren (etter digitalisereren) brukes til å transformere tidsseriedataene til frekvensdomenet med en 1,28 MHz oppløsning-5 bits ekte og 5 bits imaginær for hvert oppløsningselement. Sett med 1,28 MHz grove frekvenskanaler overføres via en optisk fiberforbindelse til korrelatorsubsystemet, som ligger i CSIRO Data Processing Facility nær MWA -stedet. MWA deler CSIRO -anlegget med ASKAP -programmet.
I fase I var flertallet av flisene (112) spredt over et kjerneområde på omtrent 1,5 km, og dannet en matrise med svært høy bildekvalitet og et synsfelt på flere hundre kvadratgrader ved en oppløsning på flere bueminutter. De resterende 16 flisene plasseres på steder utenfor kjernen, og gir grunnlinjeavstander på omtrent 3 km for å tillate observasjoner med høyere vinkeloppløsning.
I fase II opererte MWA i to konfigurasjoner, en kompakt konfigurasjon og en utvidet konfigurasjon på 128 fliser hver. Den kompakte konfigurasjonen består av syv fase I-mottakere og 56 fliser, pluss 72 nye fliser arrangert i to tette sekskantede konfigurasjoner hver med 36 tettpakkete fliser. De nye sekskantede superflisene i den kompakte konfigurasjonen bruker begrepet "redundante mellomrom" for å hjelpe til med å kalibrere matrisen til høy presisjon for deteksjon av EoR. Den utvidede konfigurasjonen består av ni fase I -mottakere og 72 originale fliser, pluss ytterligere 56 nye lange grunnlinjefliser som gir basislinjeavstander på omtrent 5 km.
Den opprinnelige Korrelatoren subsystemet innbefatter Poly-fasefilterbank (PFB) styrer som omdanner 1,28 MHz grove frekvenskanaler inn i kanalene med 10 kHz frekvensoppløsning som forberedelse for kryss-korrelasjon. Korrelatorbrett kryss-multipliserer signaler fra alle fliser for å danne synlighetsdata. Et distribuert klokkesignal driver koherensen til mottakere i feltet og opprettholder timingen for korrelatoren. Dette systemet er bare i stand til å innta dataene fra 128 fliser, og mens matrisen for tiden består av 256 fliser, er bare halvparten av flisene korrelert om gangen, noe som gir opphav til de to konfigurasjonene som er diskutert ovenfor. MWA Collaboration planlegger å erstatte denne korrelatoren i nær fremtid med en nyere maskin som er i stand til å innta data fra alle 256 fliser.
MWA drives eksternt via et grensesnitt til en Monitor and Control (M&C) programvarepakke bosatt på en dedikert datamaskin som ligger innenfor CSIRO Data Processing Facility på MWA -stedet. M & C-programvaren opprettholder en statsbasert beskrivelse av maskinvaren og en hendelsesdrevet database som beskriver observasjonsplanlegging av instrumentet. M&C programvare kommandoer flere elementer i systemet, inkludert peking og sporing av stråleformerne, frekvensvalg av mottakerne, korrelasjonsparametere for korrelatoren og RTC/RTS -funksjoner, blant andre. M & C -systemet bidrar til MWA -arkivet ved å lagre instrumentmetadata i en ekstern database. Dette inkluderer både instrumentkonfigurasjonene for hver observasjon og også informasjon om rengjøring samlet fra forskjellige maskinvarekomponenter.
Data overføres fra nettstedet til MWA-arkivet som ligger på slutten av en høybåndbredde-nettverkstilkobling. Det primære MWA -dataarkivet ligger i Perth ved Pawsey Supercomputing Center . Fra desember 2018 blir de resulterende opprinnelig kalibrerte dataene deretter levert til det internasjonale astronomiske samfunnet via MWA-noden til Australian All-Sky Virtual Observatory (ASVO). Betydelige behandlede dataprodukter produsert av MWA Collaboration, for eksempel den første utgaven av GLEAM -undersøkelsen, er også tilgjengelig via forskjellige internasjonale vitenskapelige databaser for senere analyse og tolkning.
Prosjektpartnere
Under fase I omfattet MWA -konsortiet opprinnelig 110 individuelle forskere hentet fra 12 institusjoner fra Australia, NZ, USA og India. New Zealand meldte seg inn i konsortiet i slutten av 2011, og ytterligere to institusjoner fra USA ble lagt til i 2014 og tok det totale antallet fase I -partnerorganisasjoner til 14. Ved slutten av fase I var det 160 individuelle forskere involvert i MWA.
Medlemskapet i MWA -konsortiet ble betydelig utvidet for fase II med opptak av Canada, Kina og Japan, selv om India forlot konsortiet på dette tidspunktet. Likevel hadde MWA i starten av fase II utvidet seg til 21 partnerorganisasjoner fordelt på 6 land og hadde et medlemskap av 270 individuelle forskere. Utvidelsen av samarbeidet var i stor grad arbeidet til daværende MWA-styreleder (jan 2014-jan 2018) og nåværende MWA-direktør, Melanie Johnston-Hollitt .
MWA -prosjektet består av følgende prosjektpartnere fra og med 2018:
|
Finansiering til MWA hittil er gitt av partnerinstitusjoner og av tildelinger fra nasjonale finansieringsbyråer: New Zealand Ministry of Economic Development (nå Ministry of Business, Innovation and Employment), US National Science Foundation , Australian Research Council ( ARC), Australian National Collaborative Research Infrastructure Strategy (NCRIS) administrert av Astronomy Australia Ltd., og Australia-India Strategic Research Fund Overview (AISRF). I tillegg ble støtte for MWA-maskinvare gitt gjennom et IBM Shared University Research Grant tildelt Victoria University of Wellington og Curtin University (PI: Johnston-Hollitt og Tingay).
Se også
Referanser
Eksterne linker
-
Media relatert til Murchison Widefield Array på Wikimedia Commons
