El Observatorio Simons está ubicado en lo alto del desierto de Atacama en el norte de Chile dentro de la Reserva Científica Chajnator , a una altitud de 5.200 metros (17.000 pies). El Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT) y el Simons Array [1] se encuentran cerca y estos experimentos están realizando observaciones del Fondo Cósmico de Microondas.(CMB). Sus objetivos son estudiar cómo comenzó el universo, de qué está hecho y cómo evolucionó hasta su estado actual. El Observatorio Simons comparte muchos de los mismos objetivos, pero tiene como objetivo aprovechar los avances en tecnología para realizar mediciones mucho más precisas y diversas. Además, se prevé que muchos aspectos del Observatorio Simons (diseños ópticos, tecnologías de detectores, etc.) serán pioneros para la futura matriz CMB-S4 . [2] [3] [4]
Nombres alternativos | Observatorio Simons |
---|---|
Ubicación (es) | desierto de Atacama |
Coordenadas | 22 ° 57′31 ″ S 67 ° 47′15 ″ O / 22,9586 ° S 67,7875 ° WCoordenadas : 22 ° 57′31 ″ S 67 ° 47′15 ″ O / 22,9586 ° S 67,7875 ° W |
Altitud | 5.200 m (17.100 pies) |
Longitud de onda | 27, 39, 93, 145, 225, 280 GHz (1,110, 0,769, 0,322, 0,207, 0,133, 0,107 cm) |
Primera luz | 2020 |
Estilo telescopio | experimento de fondo de microondas cósmico radiotelescopio |
Numero de telescopios | 4 |
Diámetro | 6, 0,5 m (19 pies 8 pulg, 1 pie 8 pulg) |
Sitio web | simonsobservatory |
Medios relacionados en Wikimedia Commons | |
El Observatorio Simons ha sido posible gracias a una subvención combinada de $ 40,1 millones de la Fundación Simons y varias universidades participantes. [5] [6] [7] La Colaboración es grande y multinacional con más de 250 científicos en más de 35 instituciones en todo el mundo.
Metas científicas
Uno de los objetivos principales del Observatorio Simons son los mapas de polarización del cielo con un orden de magnitud mejor que la sensibilidad del satélite Planck . Estos permitirán una mejor medición de los parámetros cosmológicos y también permitirán una amplia gama de otras ciencias. Los ejemplos incluyen la lente gravitacional del fondo de microondas, el bispectro primordial y los efectos térmicos y cinemáticos Sunyaev-Zel'dovich . Con la eliminación de la señal de polarización de ángulo grande será posible medir la relación tensor-escalar. La encuesta también proporcionará un catálogo heredado de 16.000 cúmulos de galaxias y más de 20.000 fuentes extragalácticas. Los detalles se han publicado en un artículo de previsiones. [8]
Frecuencias
El CMB alcanza su punto máximo a una frecuencia de 160,3 GHz. A esta frecuencia y justo por debajo de ella, la opacidad atmosférica es baja. Como resultado, la mayoría de los detectores del Observatorio Simons funcionarán de 90 a 150 GHz.
Sin embargo, es fundamental para las mediciones sensibles la cobertura en otras frecuencias para eliminar los primeros planos, como las emisiones de nuestra galaxia. Dado que estos primeros planos tienen un espectro diferente al del CMB al usar frecuencias más altas y más bajas, es posible separarlos. Los centros de banda exactos utilizados por el Observatorio Simons son 27, 39, 93, 145, 225 y 280 GHz.
Telescopios
Para lograr una resolución angular lo suficientemente alta para algunos de los objetivos científicos, se necesita un telescopio con una apertura superior a unos 5 metros. Para reducir los efectos sistemáticos que se convierten en la principal fuente de errores en los mapas de muy bajo ruido, el Observatorio Simons construirá un telescopio de 6 metros e iluminará el espejo primario a 5,5 metros. Al mismo tiempo, otros objetivos científicos requieren un ruido muy bajo en escalas angulares grandes, algo que un telescopio de 6 metros tendrá dificultades para lograr. Por esta razón, el observatorio Simons también construirá tres telescopios de 0,5 metros y combinará los conjuntos de datos en análisis.
El telescopio de gran apertura (LAT)
El telescopio de 6 metros de diámetro tiene un diseño Crossed Dragone . A una frecuencia de 90 GHz, tiene un campo de visión de más de 7,8 grados. Actualmente está en construcción por Vertex Antennentechnik en Alemania. [9] Este telescopio tiene un diseño idéntico al del telescopio CCAT-prime de frecuencia más alta , que también está en construcción.
Los detectores del LAT estarán alojados en un único criostato grande de más de 2,4 metros de diámetro. Esto albergará hasta 13 tubos ópticos que consisten en tres lentes de silicio enfriadas (para reenfocar la luz del foco secundario del telescopio en los detectores) y una parada Lyot en una imagen del espejo primario (para evitar que la luz parásita de la estructura del telescopio alcance los detectores). [10] Uno de estos 13 tubos funcionará a 27 y 39 GHz, cuatro funcionarán a 93 y 145 GHz, dos a 225 y 280 GHz y el resto está reservado para futuras expansiones. Este criostato será una de las cámaras astronómicas de ondas milimétricas más grandes jamás construidas. [11]
Los telescopios de pequeña apertura (SAT)
Los telescopios de pequeña apertura son telescopios refractores con 3 lentes de silicio asférico y una placa de media onda giratoria . Cada telescopio tiene un campo de visión de más de 35 grados. Superar los efectos sistemáticos, como la captación de señales del suelo en los lóbulos laterales , es fundamental para la medición de las escalas angulares más grandes, por lo que cada telescopio tiene pantallas que se mueven conjuntamente y se monta dentro de una pantalla de tierra fija que refleja la difracción del movimiento simultáneo. pantallas al cielo.
Detectores
El Observatorio Simons utilizará bolómetros de sensor de borde de transición (TES) . Estos dispositivos se enfriarán a 100 mK dentro de criostatos utilizando enfriadores de tubo de pulso para enfriar por debajo de 4 Kelvin y refrigeradores de dilución para las etapas finales de enfriamiento de 1K y 100mK. Aproximadamente 60.000 bolómetros con aproximadamente la mitad en el LAT y el resto en los SAT. Para leer los detectores se utilizará un esquema de multiplexación de microondas .
Estado actual
A noviembre de 2019, ninguno de los 4 telescopios se completó o en el sitio en Chile. Sin embargo, existen diseños finales y la construcción comenzará en breve. Se ha completado un estudio geológico del sitio del observatorio y se han iniciado los preparativos para la instalación de la infraestructura del sitio (energía, carreteras, Internet, edificios). Se han construido los criostatos de todos los telescopios y se están realizando las primeras pruebas térmicas.
Referencias
- ^ Suzuki, A .; et al. (2015). "El POLARBEAR-2 y el experimento de matriz de Simons". Revista de física de bajas temperaturas . 184 (3–4): 805–810. arXiv : 1512.07299 . doi : 10.1007 / s10909-015-1425-4 .
- ^ Inside Science (23 de febrero de 2017). "Mirando más profundamente en nuestro pasado cósmico Los científicos revelan planes para futuros experimentos para estudiar los débiles restos que dejó el Big Bang" . insidescience.org . Consultado el 5 de marzo de 2017 .
- ^ Simetría. "Año 2016 en física de partículas" . symmetrymagazine.org . Consultado el 5 de marzo de 2017 .
- ^ Cartlidge, Edwin (2017). "Enorme observatorio de microondas para buscar inflación cósmica" . Naturaleza . doi : 10.1038 / nature.2017.22920 .
- ^ Científico americano. "La caza de ondas gravitacionales Big Bang obtiene un impulso de $ 40 millones" . scientificamerican.com . Consultado el 5 de marzo de 2017 .
- ^ Photonics Media. "El Observatorio Simons recibe $ 40 millones en fondos para adelantar telescopios, detectores" . photonics.com .
- ^ Espacio diario. "El observatorio Simons investigará el universo temprano" . spacedaily.com . Consultado el 5 de marzo de 2017 .
- ^ Ade, P .; et al. (2019). "El Observatorio Simons: objetivos y previsiones científicas". Revista de cosmología y física de astropartículas . 2019 (2): 056. arXiv : 1808.07445 . doi : 10.1088 / 1475-7516 / 2019/02/056 .
- ^ "UC San Diego firma para estudiar el cosmos con un nuevo telescopio masivo en América del Sur" . ucsdnews.ucsd.edu . Consultado el 21 de diciembre de 2017 .
- ^ Dicker, SR; et al. (2018). Marshall, Heather K; Spyromilio, Jason (eds.). "Diseño óptico frío para el telescopio del Observatorio Simons de gran apertura". SPIE: Instrumentación astronómica . 10700 : 107003E. arXiv : 1808.05058 . Código Bib : 2018SPIE10700E..3ED . doi : 10.1117 / 12.2313444 . ISBN 9781510619531.
- ^ Zhu, Ningfeng; et al. (2018). Gao, Jian-Rong; Zmuidzinas, Jonas (eds.). "Descripción general del diseño del receptor del telescopio de gran apertura del Observatorio Simons". SPIE: Instrumentación astronómica . 10708 : 1070829. arXiv : 1808.10037 . Código Bib : 2018SPIE10708E..29Z . doi : 10.1117 / 12.2312871 . ISBN 9781510619692.