Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
HERA (англ. Hydrogen Epoch of Reionization Array, «масив епохи реіонізації водню») — радіотелескоп у Південно-Африканській Республіці, розташований у національному парку Меркат і призначений для спостереження великомасштабних структур під час епохи реіонізації та до неї. Це один з чотирьох інструментів-попередників SKA (на рівні з південноафриканським MeerKAT та австралійськими ASKAP і MWA).
| Розташування |  ПАР, Національний парк Меркат |
|---|---|
| Координати | 30°43′17″ пд. ш. 21°25′41″ сх. д. / 30.72145700002777957° пд. ш. 21.42822280002777902° сх. д. |
| Стиль телескопа | радіотелескоп |
| Вебсайт | reionization.org |
 HERA у Вікісховищі | |
Мотивація
Існує великий інтервал часу між епохами рекомбінації (z = 1100) та реіонізації (z = 7±1). Дослідження реліктового випромінювання показали структуру Всесвіту на початку цього інтервалу, а глибокі оптичні огляди, такі як Слоанівський цифровий огляд неба, показали структуру після цього інтервалу часу, але досі є мало даних про цей проміжок часу, протягом якого мають утворюватись перше покоління зір і перші чорні діри. Оскільки водень був найпоширенішим елементом у ранньому Всесвіті, природний спосіб дослідити цю епоху — поглянути на частку іонізованого водню. Астрономи спостерігають холодний атомарний водень за спектральною лінією 21 см. Якщо припустити, що реіонізація відбувається при z = 6-8, то можна було б очікувати, що ця спектральна лінія буде зміщена на частоти 150—200 МГц. Ряд приладів, таких як PAPER, LOFAR і MWA, вже шукали це випромінювання. HERA — проєкт із пошуку цього випромінювання з покращеною чутливістю.
Реліктове випромінювання є фоном, на якому має спостерігатись сигнал реіонізації водню. Дуже холодний газоподібний водень поглинатиме реліктові фотони і створюватиме провал у сигналі реліктового випромінювання. Теплий водень буде випромінювати фотони на рідіолінії 21 см (у власній системі відліку), збільшуючи яскравість неба вище, ніж забезпечує реліктове випромінювання. Після повної реіонізації водню рідіолінія 21 см більше не впливає на реліктове випромінювання. Спостерігаючи, як поглинання та випромінювання змінюються в залежності від z і від положення на небесній сфері, можна отримати обмеження на моделі утворення зір, галактик і надмасивних чорних дір.
Технічні складнощі
HERA буде проводити спостереження в діапазоні частот від 50 до 250 МГц. Цей діапазон частот включає сигнали радіо, телебачення та багатьох інших наземних джерел. Ці сигнали будуть на багато порядків сильнішими за сигнал, який шукає HERA, тому для мінімізації цих перешкод HERA будується в малонаселеній пустелі Кару.
Перешкоди від Сонця також заважатимуть спостереженням, так що спостереження можна буде проводити лише в нічний час. Також слід уникати галактичної площини Чумацького Шляху.
Іншою великою технічною проблемою є випромінювання від інших джерел, таких як квазари та іонізований газ у Чумацькому Шляху. Очікується, що це випромінювання буде на чотири-п'ять порядків сильніше, ніж сигнали епохи рекомбінації, які HERA намагатиметься виявити. Однак ці джерела випромінюють з синхротронне та гальмівне випромінювання, яке не має вузьких спектральних особливостей. Навпаки, метою HERA є виявлення утворення теплих нейтральних та іонізованих областей у міжгалактичному газі, і ці області мають проявляти вузькі спектральні лінії.
Конструкція телескопа
HERA — це радіоінтерферометр, який крос-корелює сигнали від пар окремих антен. Радіоінтерферометри, призначені для отримання зображень, зазвичай розроблені таким чином, щоб мінімізувати кількість однакових базових відстаней і таким чином виміряти випромінювання на якомога більшій кількості просторових частот для найкращої реконструкції зображення. Антени в масиві HERA, навпаки, розгорнуті у формі шестикутника, що забезпечує велику кількість ідентичних базових відстаней. Хоча ця геометрія знижує якість зображень, які може створити HERA, вона дозволяє підсумовувати сигнали з ідентичних баз, щоб покращити співвідношення сигнал/шум.
Кожна антена має перехресний диполь, закріплений над 14-метровою параболічною антеною з дротяної сітки. Антени нерухомі, спрямовані в зеніт. Розмір антени вибрали достатньо великим для того, щоб будь-які стоячі хвилі в структурі антени були на частотах нижче 50 МГц, за межами досліджуваного діапазону частот. Антени виготовлені з недорогих матеріалів, таких як дерево та полівілхлоридні труби.
Після завершення решітка складатиметься з 350 антен (318 у щільно упакованому ядрі 300 метрів у поперечнику та 32 на більших відстанях). Загальна збираюча площа становитиме 54 000 м², близько до площі [en].
Результати
Через велику ширину смуги пропускання масиву (що ускладнює віднімання сигналу фонових об'єктів) і слабкість космологічного сигналу (приблизно 10 мілікельвінів), малоймовірно, що HERA створить високоякісні зображення окремих структур у реіонізованому газі. Натомість вона буде вимірювати спектр потужності неоднорідностей, як це робили ранні інструменти для дослідження реліктового випромінювання.
Примітки
- Precursors and Pathfinders. Square Kilometre Array. Процитовано 22 листопада 2020.
- Greig, Bradley; Mesinger, Andrei (March 2017). The global history of reionization. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 465 (4): 4838—4852. arXiv:1605.05374. Bibcode:2017MNRAS.465.4838G. doi:10.1093/mnras/stw3026. Процитовано 25 листопада 2020.
- DeBoer, David R.; Parsons, Aaron R. та ін. (April 2017). Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA). Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 129 (974): 045001. arXiv:1606.07473. Bibcode:2017PASP..129d5001D. doi:10.1088/1538-3873/129/974/045001. Процитовано 22 листопада 2020.
- Carilli, C.L.; Thyagarajan, N. та ін. (April 2020). Imaging and Modeling Data from the Hydrogen Epoch of Reionization Array. American Astronomical Society. 247 (2): 67. arXiv:2002.07692. Bibcode:2020ApJS..247...67C. doi:10.3847/1538-4365/ab77b1.
- Keto, Eric (1997). The shapes of cross-correlation interferometers. The Astrophysical Journal. 475 (2): 843—852. Bibcode:1997ApJ...475..843K. doi:10.1086/303545.
- Fagnoni, N.; De Lera Acedo, E. (2016). The "Hydrogen Epoch of Reionization Array" (HERA) — Improvement of the antenna response with a matching network and scientific impacts (PDF). 2016 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA). с. 629—632. arXiv:1606.08701. doi:10.1109/ICEAA.2016.7731474. ISBN . S2CID 206786624. Процитовано 25 листопада 2020.
- Technical Design. HERA Hydrogen Epoch of Reionization Array. Процитовано 25 листопада 2020.
- About Hera. HERA Hydrogen Epoch of Reionization Array. Процитовано 23 травня 2021.
- Aguirre, James E.; Beardsley, Adam P. та ін. (September 2019). A Roadmap for Astrophysics and Cosmology withHigh-Redshift 21 cm Intensity Mapping. Bulletin of the American Astronomical Society. 51 (7): 241. arXiv:1907.06440. Bibcode:2019BAAS...51g.241P.
Посилання
- Офіційний сайт
- The Hydrogen Epoch of Reionization Array (2016 CfA colloquium about HERA) на YouTube 1:04:22
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
HERA angl Hydrogen Epoch of Reionization Array masiv epohi reionizaciyi vodnyu radioteleskop u Pivdenno Afrikanskij Respublici roztashovanij u nacionalnomu parku Merkat i priznachenij dlya sposterezhennya velikomasshtabnih struktur pid chas epohi reionizaciyi ta do neyi Ce odin z chotiroh instrumentiv poperednikiv SKA na rivni z pivdennoafrikanskim MeerKAT ta avstralijskimi ASKAP i MWA RoztashuvannyaPAR Nacionalnij park MerkatKoordinati30 43 17 pd sh 21 25 41 sh d 30 72145700002777957 pd sh 21 42822280002777902 sh d 30 72145700002777957 21 42822280002777902Stil teleskoparadioteleskopVebsajtreionization org HERA u VikishovishiNe plutati z HERA priskoryuvachem elementarnih chastinok U Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina Gera znachennya MotivaciyaIsnuye velikij interval chasu mizh epohami rekombinaciyi z 1100 ta reionizaciyi z 7 1 Doslidzhennya reliktovogo viprominyuvannya pokazali strukturu Vsesvitu na pochatku cogo intervalu a gliboki optichni oglyadi taki yak Sloanivskij cifrovij oglyad neba pokazali strukturu pislya cogo intervalu chasu ale dosi ye malo danih pro cej promizhok chasu protyagom yakogo mayut utvoryuvatis pershe pokolinnya zir i pershi chorni diri Oskilki voden buv najposhirenishim elementom u rannomu Vsesviti prirodnij sposib dosliditi cyu epohu poglyanuti na chastku ionizovanogo vodnyu Astronomi sposterigayut holodnij atomarnij voden za spektralnoyu liniyeyu 21 sm Yaksho pripustiti sho reionizaciya vidbuvayetsya pri z 6 8 to mozhna bulo b ochikuvati sho cya spektralna liniya bude zmishena na chastoti 150 200 MGc Ryad priladiv takih yak PAPER LOFAR i MWA vzhe shukali ce viprominyuvannya HERA proyekt iz poshuku cogo viprominyuvannya z pokrashenoyu chutlivistyu Reliktove viprominyuvannya ye fonom na yakomu maye sposterigatis signal reionizaciyi vodnyu Duzhe holodnij gazopodibnij voden poglinatime reliktovi fotoni i stvoryuvatime proval u signali reliktovogo viprominyuvannya Teplij voden bude viprominyuvati fotoni na ridioliniyi 21 sm u vlasnij sistemi vidliku zbilshuyuchi yaskravist neba vishe nizh zabezpechuye reliktove viprominyuvannya Pislya povnoyi reionizaciyi vodnyu ridioliniya 21 sm bilshe ne vplivaye na reliktove viprominyuvannya Sposterigayuchi yak poglinannya ta viprominyuvannya zminyuyutsya v zalezhnosti vid z i vid polozhennya na nebesnij sferi mozhna otrimati obmezhennya na modeli utvorennya zir galaktik i nadmasivnih chornih dir Tehnichni skladnoshiHERA bude provoditi sposterezhennya v diapazoni chastot vid 50 do 250 MGc Cej diapazon chastot vklyuchaye signali radio telebachennya ta bagatoh inshih nazemnih dzherel Ci signali budut na bagato poryadkiv silnishimi za signal yakij shukaye HERA tomu dlya minimizaciyi cih pereshkod HERA buduyetsya v malonaselenij pusteli Karu Pereshkodi vid Soncya takozh zavazhatimut sposterezhennyam tak sho sposterezhennya mozhna bude provoditi lishe v nichnij chas Takozh slid unikati galaktichnoyi ploshini Chumackogo Shlyahu Inshoyu velikoyu tehnichnoyu problemoyu ye viprominyuvannya vid inshih dzherel takih yak kvazari ta ionizovanij gaz u Chumackomu Shlyahu Ochikuyetsya sho ce viprominyuvannya bude na chotiri p yat poryadkiv silnishe nizh signali epohi rekombinaciyi yaki HERA namagatimetsya viyaviti Odnak ci dzherela viprominyuyut z sinhrotronne ta galmivne viprominyuvannya yake ne maye vuzkih spektralnih osoblivostej Navpaki metoyu HERA ye viyavlennya utvorennya teplih nejtralnih ta ionizovanih oblastej u mizhgalaktichnomu gazi i ci oblasti mayut proyavlyati vuzki spektralni liniyi Konstrukciya teleskopaHERA ce radiointerferometr yakij kros korelyuye signali vid par okremih anten Radiointerferometri priznacheni dlya otrimannya zobrazhen zazvichaj rozrobleni takim chinom shob minimizuvati kilkist odnakovih bazovih vidstanej i takim chinom vimiryati viprominyuvannya na yakomoga bilshij kilkosti prostorovih chastot dlya najkrashoyi rekonstrukciyi zobrazhennya Anteni v masivi HERA navpaki rozgornuti u formi shestikutnika sho zabezpechuye veliku kilkist identichnih bazovih vidstanej Hocha cya geometriya znizhuye yakist zobrazhen yaki mozhe stvoriti HERA vona dozvolyaye pidsumovuvati signali z identichnih baz shob pokrashiti spivvidnoshennya signal shum Kozhna antena maye perehresnij dipol zakriplenij nad 14 metrovoyu parabolichnoyu antenoyu z drotyanoyi sitki Anteni neruhomi spryamovani v zenit Rozmir anteni vibrali dostatno velikim dlya togo shob bud yaki stoyachi hvili v strukturi anteni buli na chastotah nizhche 50 MGc za mezhami doslidzhuvanogo diapazonu chastot Anteni vigotovleni z nedorogih materialiv takih yak derevo ta polivilhloridni trubi Pislya zavershennya reshitka skladatimetsya z 350 anten 318 u shilno upakovanomu yadri 300 metriv u poperechniku ta 32 na bilshih vidstanyah Zagalna zbirayucha plosha stanovitime 54 000 m blizko do ploshi en RezultatiCherez veliku shirinu smugi propuskannya masivu sho uskladnyuye vidnimannya signalu fonovih ob yektiv i slabkist kosmologichnogo signalu priblizno 10 milikelviniv malojmovirno sho HERA stvorit visokoyakisni zobrazhennya okremih struktur u reionizovanomu gazi Natomist vona bude vimiryuvati spektr potuzhnosti neodnoridnostej yak ce robili ranni instrumenti dlya doslidzhennya reliktovogo viprominyuvannya PrimitkiPrecursors and Pathfinders Square Kilometre Array Procitovano 22 listopada 2020 Greig Bradley Mesinger Andrei March 2017 The global history of reionization Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 465 4 4838 4852 arXiv 1605 05374 Bibcode 2017MNRAS 465 4838G doi 10 1093 mnras stw3026 Procitovano 25 listopada 2020 DeBoer David R Parsons Aaron R ta in April 2017 Hydrogen Epoch of Reionization Array HERA Publications of the Astronomical Society of the Pacific 129 974 045001 arXiv 1606 07473 Bibcode 2017PASP 129d5001D doi 10 1088 1538 3873 129 974 045001 Procitovano 22 listopada 2020 Carilli C L Thyagarajan N ta in April 2020 Imaging and Modeling Data from the Hydrogen Epoch of Reionization Array American Astronomical Society 247 2 67 arXiv 2002 07692 Bibcode 2020ApJS 247 67C doi 10 3847 1538 4365 ab77b1 Keto Eric 1997 The shapes of cross correlation interferometers The Astrophysical Journal 475 2 843 852 Bibcode 1997ApJ 475 843K doi 10 1086 303545 Fagnoni N De Lera Acedo E 2016 The Hydrogen Epoch of Reionization Array HERA Improvement of the antenna response with a matching network and scientific impacts PDF 2016 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications ICEAA s 629 632 arXiv 1606 08701 doi 10 1109 ICEAA 2016 7731474 ISBN 978 1 4673 9811 4 S2CID 206786624 Procitovano 25 listopada 2020 Technical Design HERA Hydrogen Epoch of Reionization Array Procitovano 25 listopada 2020 About Hera HERA Hydrogen Epoch of Reionization Array Procitovano 23 travnya 2021 Aguirre James E Beardsley Adam P ta in September 2019 A Roadmap for Astrophysics and Cosmology withHigh Redshift 21 cm Intensity Mapping Bulletin of the American Astronomical Society 51 7 241 arXiv 1907 06440 Bibcode 2019BAAS 51g 241P PosilannyaOficijnij sajt The Hydrogen Epoch of Reionization Array 2016 CfA colloquium about HERA na YouTube 1 04 22