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
HIRAX (англ. Hydrogen Intensity and Real-time Analysis eXperiment, «експеримент з водневої інтенсивності й аналізу в режимі реального часу») — інтерферометрична решітка з 1024 радіотелескопів діаметром 6 м, здатних спостерігати на частоті 400—800 МГц, які працюватимуть на майданчику Square Kilometer Array у регіоні Кару в Південноо-Африканській Республіці. Масив призначений для вимірювання червоного зміщення радіолінії водню 21 см на великих кутових масштабах і складання карти баріонних акустичних осциляцій для уточнення параметрів темної енергії та темної матерії. Назва HIRAX є не тільки абревіатурою, а ще й англійською назвою місцевого ссавця дамана (англ. hyrax), так само як сусідній радіотелескоп MeerKAT названий на честь суриката (англ. meerkat).
| Координати | 30°43′16″ пд. ш. 21°24′40″ сх. д. / 30.72113° пд. ш. 21.411127777778° сх. д. |
|---|---|
| Організація | d |
| Довжина хвилі | 37 см |
| Стиль телескопа | радіотелескоп і d |
| Кількість телескопів | телескоп |
| Збиральна площа телескопа | 28 000 квадратний метр |
| Монтування | телескоп |
Учасники проєкту
Над проєктом HIRAX працюють багато різних установ, переважно з Південної Африки, Сполучених Штатів і Канади:
- [en],
- [en],
- [en],
- [en],
- [en],
- Родський університет,
- Університет Кейптауна
- Університет Макгілла,
- Торонтський університет,
- Університет Британської Колумбії,
- [en],
- Єльський університет,
- Каліфорнійський технологічний інститут,
- Університет Карнегі-Меллон,
- Університет Вісконсину у Медісоні,
- Університет Західної Вірджинії,
- Оксфордський університет,
- [en],
- [en],
- Федеральна політехнічна школа Лозанни,
- Федеральна вища технічна школа Цюриха
- Лабораторія реактивного руху НАСА.
Проєкт фінансується [en] та установами, які беруть участь в проєкті.
Наукові цілі
Природа темної енергії та темної матерії належать до найважливіших проблем сучасної космології. З кінця 1920-х років, з відкриттям закону Габбла, було відомо, що Всесвіт розширюється, але протягом більшої частини XX століття вважалося, що це уповільнене розширення, яке слідує за Великим вибухом. Однак наприкінці 1990-х років було виявлено, що розширення Всесвіту насправді прискорюється. Темна енергія є гіпотетичною формою енергії, яка спричиняє це прискорення, проте про неї мало що відомо, окрім того факту, що наразі вона має становити приблизно 70 % густини енергії Всесвіту. Темна матерія також відіграє значну роль у зростанні структур у Всесвіті. Вважається, що це форма матерії, яка взаємодіє гравітаційно, але не електромагнітно, і відомо, що вона становить приблизно 25 % густини енергії Всесвіту, але її точна природа не зрозуміла. Решту 5 % густини енергії Всесвіту становить баріонна матерія, яку ми можемо спостерігати безпосередньо: зорі, газ і пил, що утворюють галактики та скупчення галактик.
HIRAX призначений для спостереження радіолінії водню 21 см, створеної гарячим дифузним нейтральним воднем в далеких скупченнях галактик. Ці дані можна буде застосувати до вимірювання впливу темної енергії та темної матерії на динаміку Всесвіту. Міжгалактичний нейтральний водень відстежує великомасштабні структури у Всесвіті, які мають те ж походження, що й баріонні акустичні осциляції реліктового випромінювання. Фіксований супутній розмір баріонних окустичних осциляцій можна використовувати як стандартну лінійку для вимірювання розширення Всесвіту з часом і, досліджуючи таким чином властивості темної енергії та темної матерії. Наприклад, якщо темна енергія не є космологічною константою, як передбачає стандартна космологічна модель Лямбда-CDM, то швидкість прискорення Всесвіту може не бути постійною.
Через розширення Всесвіту робочий діапазон HIRAX 400—800 МГц відповідає випромінюванню на радіолінії 21 см з червоним зсувом 
(7-11 мільярдів років тому, тобто коли вік Всесвіту був від 2,5 до 6,5 мільярдів років). Цей діапазон охоплює період, коли темна енергія почала впливати на динаміку Всесвіту, спричиняючи його перехід від сповільненого до прискореного розширення.
HIRAX буде досліджувати більшу частину південного неба, а його велике поле зору додатково зробить його потужним інструментом для виявлення радіоперехідних подій. Зокрема, HIRAX буде ефективним у виявленні пульсарів і швидких радіоімпульсів. Станом на 2021 рік було виявлено лише близько 612 швидких радіоімпульсів, але HIRAX зможе виявляти десятки швидких радіоімпульсів на день.
Інструмент
Антенна решітка HIRAX складатиметься з 1024 параболічних антен діаметром 6 метрів з кутом огляду 5–10°. Антени будуть фіксовані нерухомо і скануватимуть небо за рахунок обертання Землі. Кожні кілька місяців кут антен змінюватимуть вручну, щоб оглянути нову смугу неба.
Антени оптимізовані для забезпечення низьких втрат і високої відбивної здатності на частотах 400—800 МГц. У фокусі кожного параболічного відбивача знаходяться дві схрещені дипольні антени для вимірювання поляризації. Сигнал підсилюється парою [en] і за допомогою волоконно-оптичних каналів зв'язку передається до централізованої обчислювальної системи.
На вході в обчислювальну систему сигнал додатково посилюється аналоговим підсилювачем, потім оцифровується та корелюється із сигналами від усіх інших антен для створення єдиного когерентного зображення від усього масиву. Оцифровку виконуватимуть плати FPGA, а кореляцію — високопродуктивний обчислювальний кластер на основі графічних процесорів. Кореляція потребує дуже великої кількості обчислень, і це є основною причиною, чому такі великі інтерферометричні масиви раніше не використовувалися. У режимі роботи з повним масивом HIRAX буде потрібно обробляти 6,5 терабітів даних на секунду, що можна порівняти із загальною пропускною здатністю Інтернету всіх африканських країн разом узятих. Робота з такими великими даними стала можливою завдяки останнім досягненням у обчисленнях на базі графічних процесорів та однаковості відстаней між елементами антенної решітки, що знижує складність обчислень від 
до 
, де n — кількість антен у масиві.
Статус
Учасники HIRAX у 2017 році в Радіоастрономічній обсерваторії Хартбістхуку побудували 8-елементний прототип масиву, який використовується як тестовий стенд для розробки технологій та програмного забезпечення для повного масиву, який буде побудований на майданчику Південноафриканської радіоастрономічної обсерваторії в Кару. Будівництво 128-елементного масиву-першопроходця (англ. pathfinder array) планується розпочати в 2024 році. Потім протягом наступних трьох років масив-першопроходець буде розширено до повного масиву з 1024 елементів. 8-елементний масив в Хартбістхуку буде включено до повного масиву як «виносний» масив разом із кількома іншими виносними масивами по всій південній Африці. Ці виносні масиви значно підвищать кутову роздільну здатність HIRAX, дозволяючи локалізувати виявлені швидкі радіоімпульси з точністю до кутової секунди.
Див. також
- [en] — експеримент, аналогічний HIRAX, який спостерігає в північній півкулі
Примітки
- L. Newburgh та ін. (2016). Hall, Helen J; Gilmozzi, Roberto; Marshall, Heather K (ред.). HIRAX: A Probe of Dark Energy and Radio Transients. Proceedings of SPIE. Ground-based and Airborne Telescopes VI. 9906 (9906): 99065X. arXiv:1607.02059. Bibcode:2016SPIE.9906E..5XN. doi:10.1117/12.2234286.
- Andreas Albrecht (2006) Report of the Dark Energy Task Force, ArXiv
- Lemaître, G. (1927). Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extra-galactiques. Annales de la Société Scientifique de Bruxelles A. 47 (47): 49—59. Bibcode:1927ASSB...47...49L.
- Lemaître, G. (1931). Expansion of the universe, A homogeneous universe of constant mass and increasing radius accounting for the radial velocity of extra-galactic nebulae. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 91 (5): 483—490. Bibcode:1931MNRAS..91..483L. doi:10.1093/mnras/91.5.483.
- Hubble, E. (1929). A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae. Proceedings of the National Academy of Sciences. 15 (3): 168—73. Bibcode:1929PNAS...15..168H. doi:10.1073/pnas.15.3.168. PMC 522427. PMID 16577160.
- Riess, Adam G.; Filippenko; Challis; Clocchiatti; Diercks; Garnavich; Gilliland; Hogan; Jha (1998). Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant. Astronomical Journal. 116 (3): 1009—38. arXiv:astro-ph/9805201. Bibcode:1998AJ....116.1009R. doi:10.1086/300499.
- Perlmutter, S.; Aldering; Goldhaber; Knop; Nugent; Castro; Deustua; Fabbro; Goobar та ін. (1999). Measurements of Omega and Lambda from 42 high redshift supernovae. Astrophysical Journal. 517 (2): 565—86. arXiv:astro-ph/9812133. Bibcode:1999ApJ...517..565P. doi:10.1086/307221.
- New telescope chases the mysteries of radio flashes and dark energy.
- Africa Bandwidth Maps. www.africabandwidthmaps.com.
- Dark-energy telescope, asteroid hunters and gene-therapy rules. Nature. 560 (7719): 414—415. 1 серпня 2018. Bibcode:2018Natur.560..414.. doi:10.1038/d41586-018-05983-4. PMID 30135538.
- HIRAX telescope project is officially launched. – Astrophysics and Cosmology Research Unit. acru.ukzn.ac.za. 17 серпня 2018.
Посилання
- Офіційний сайт HIRAX
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
HIRAX angl Hydrogen Intensity and Real time Analysis eXperiment eksperiment z vodnevoyi intensivnosti j analizu v rezhimi realnogo chasu interferometrichna reshitka z 1024 radioteleskopiv diametrom 6 m zdatnih sposterigati na chastoti 400 800 MGc yaki pracyuvatimut na majdanchiku Square Kilometer Array u regioni Karu v Pivdennoo Afrikanskij Respublici Masiv priznachenij dlya vimiryuvannya chervonogo zmishennya radioliniyi vodnyu 21 sm na velikih kutovih masshtabah i skladannya karti barionnih akustichnih oscilyacij dlya utochnennya parametriv temnoyi energiyi ta temnoyi materiyi 1 Nazva HIRAX ye ne tilki abreviaturoyu a she j anglijskoyu nazvoyu miscevogo ssavcya damana angl hyrax tak samo yak susidnij radioteleskop MeerKAT nazvanij na chest surikata angl meerkat Koordinati30 43 16 pd sh 21 24 40 sh d 30 72113 pd sh 21 411127777778 sh d 30 72113 21 411127777778OrganizaciyaUniversity of KwaZulu NataldDovzhina hvili37 smStil teleskoparadioteleskop i parabolic reflectordKilkist teleskopivteleskopZbiralna plosha teleskopa28 000 kvadratnij metrMontuvannyateleskop Zmist 1 Uchasniki proyektu 2 Naukovi cili 3 Instrument 4 Status 5 Div takozh 6 Primitki 7 PosilannyaUchasniki proyektured Nad proyektom HIRAX pracyuyut bagato riznih ustanov perevazhno z Pivdennoyi Afriki Spoluchenih Shtativ i Kanadi Universitet Kvazulu Natal en Durbanskij tehnologichnij universitet en Afrikanskij institut matematichnih nauk en Mizhnarodnij universitet nauki i tehnologij Botsvani en Zahidno Kapskij universitet en Rodskij universitet Universitet Kejptauna Universitet Makgilla Torontskij universitet Universitet Britanskoyi Kolumbiyi Mizhuniversitetskij centr astronomiyi ta astrofiziki en Yelskij universitet Kalifornijskij tehnologichnij institut Universitet Karnegi Mellon Universitet Viskonsinu u Medisoni Universitet Zahidnoyi Virdzhiniyi Oksfordskij universitet Laboratoriya astrochastinok i kosmologiyi en Universitet Nelsona Mandeli en Federalna politehnichna shkola Lozanni Federalna visha tehnichna shkola Cyuriha Laboratoriya reaktivnogo ruhu NASA Proyekt finansuyetsya Nacionalnim doslidnickim fondom PAR en ta ustanovami yaki berut uchast v proyekti Naukovi cilired Priroda temnoyi energiyi ta temnoyi materiyi nalezhat do najvazhlivishih problem suchasnoyi kosmologiyi 2 Z kincya 1920 h rokiv z vidkrittyam zakonu Gabbla bulo vidomo sho Vsesvit rozshiryuyetsya 3 4 5 ale protyagom bilshoyi chastini XX stolittya vvazhalosya sho ce upovilnene rozshirennya yake sliduye za Velikim vibuhom Odnak naprikinci 1990 h rokiv bulo viyavleno sho rozshirennya Vsesvitu naspravdi priskoryuyetsya 6 7 Temna energiya ye gipotetichnoyu formoyu energiyi yaka sprichinyaye ce priskorennya prote pro neyi malo sho vidomo okrim togo faktu sho narazi vona maye stanoviti priblizno 70 gustini energiyi Vsesvitu Temna materiya takozh vidigraye znachnu rol u zrostanni struktur u Vsesviti Vvazhayetsya sho ce forma materiyi yaka vzayemodiye gravitacijno ale ne elektromagnitno i vidomo sho vona stanovit priblizno 25 gustini energiyi Vsesvitu ale yiyi tochna priroda ne zrozumila Reshtu 5 gustini energiyi Vsesvitu stanovit barionna materiya yaku mi mozhemo sposterigati bezposeredno zori gaz i pil sho utvoryuyut galaktiki ta skupchennya galaktik HIRAX priznachenij dlya sposterezhennya radioliniyi vodnyu 21 sm stvorenoyi garyachim difuznim nejtralnim vodnem v dalekih skupchennyah galaktik Ci dani mozhna bude zastosuvati do vimiryuvannya vplivu temnoyi energiyi ta temnoyi materiyi na dinamiku Vsesvitu 1 Mizhgalaktichnij nejtralnij voden vidstezhuye velikomasshtabni strukturi u Vsesviti yaki mayut te zh pohodzhennya sho j barionni akustichni oscilyaciyi reliktovogo viprominyuvannya Fiksovanij suputnij rozmir barionnih okustichnih oscilyacij mozhna vikoristovuvati yak standartnu linijku dlya vimiryuvannya rozshirennya Vsesvitu z chasom i doslidzhuyuchi takim chinom vlastivosti temnoyi energiyi ta temnoyi materiyi Napriklad yaksho temna energiya ne ye kosmologichnoyu konstantoyu yak peredbachaye standartna kosmologichna model Lyambda CDM to shvidkist priskorennya Vsesvitu mozhe ne buti postijnoyu Cherez rozshirennya Vsesvitu robochij diapazon HIRAX 400 800 MGc vidpovidaye viprominyuvannyu na radioliniyi 21 sm z chervonim zsuvom 0 8 lt z lt 2 5 displaystyle 0 8 lt z lt 2 5 nbsp 7 11 milyardiv rokiv tomu tobto koli vik Vsesvitu buv vid 2 5 do 6 5 milyardiv rokiv 1 8 Cej diapazon ohoplyuye period koli temna energiya pochala vplivati na dinamiku Vsesvitu sprichinyayuchi jogo perehid vid spovilnenogo do priskorenogo rozshirennya HIRAX bude doslidzhuvati bilshu chastinu pivdennogo neba a jogo velike pole zoru dodatkovo zrobit jogo potuzhnim instrumentom dlya viyavlennya radioperehidnih podij Zokrema HIRAX bude efektivnim u viyavlenni pulsariv i shvidkih radioimpulsiv Stanom na 2021 rik bulo viyavleno lishe blizko 612 shvidkih radioimpulsiv ale HIRAX zmozhe viyavlyati desyatki shvidkih radioimpulsiv na den 1 Instrumentred Antenna reshitka HIRAX skladatimetsya z 1024 parabolichnih anten diametrom 6 metriv z kutom oglyadu 5 10 Anteni budut fiksovani neruhomo i skanuvatimut nebo za rahunok obertannya Zemli Kozhni kilka misyaciv kut anten zminyuvatimut vruchnu shob oglyanuti novu smugu neba Anteni optimizovani dlya zabezpechennya nizkih vtrat i visokoyi vidbivnoyi zdatnosti na chastotah 400 800 MGc U fokusi kozhnogo parabolichnogo vidbivacha znahodyatsya dvi shresheni dipolni anteni dlya vimiryuvannya polyarizaciyi Signal pidsilyuyetsya paroyu nizkoshumovih pidsilyuvachiv en i za dopomogoyu volokonno optichnih kanaliv zv yazku peredayetsya do centralizovanoyi obchislyuvalnoyi sistemi 1 Na vhodi v obchislyuvalnu sistemu signal dodatkovo posilyuyetsya analogovim pidsilyuvachem potim ocifrovuyetsya ta korelyuyetsya iz signalami vid usih inshih anten dlya stvorennya yedinogo kogerentnogo zobrazhennya vid usogo masivu Ocifrovku vikonuvatimut plati FPGA a korelyaciyu visokoproduktivnij obchislyuvalnij klaster na osnovi grafichnih procesoriv 1 Korelyaciya potrebuye duzhe velikoyi kilkosti obchislen i ce ye osnovnoyu prichinoyu chomu taki veliki interferometrichni masivi ranishe ne vikoristovuvalisya U rezhimi roboti z povnim masivom HIRAX bude potribno obroblyati 6 5 terabitiv danih na sekundu sho mozhna porivnyati iz zagalnoyu propusknoyu zdatnistyu Internetu vsih afrikanskih krayin razom uzyatih 8 9 Robota z takimi velikimi danimi stala mozhlivoyu zavdyaki ostannim dosyagnennyam u obchislennyah na bazi grafichnih procesoriv ta odnakovosti vidstanej mizh elementami antennoyi reshitki sho znizhuye skladnist obchislen vid O n 2 displaystyle O n 2 nbsp do O n log n displaystyle O n log n nbsp de n kilkist anten u masivi 1 Statusred nbsp Prototip teleskopa HIRAX v Hartbisthuku v 2017 roci Uchasniki HIRAX u 2017 roci v Radioastronomichnij observatoriyi Hartbisthuku pobuduvali 8 elementnij prototip masivu yakij vikoristovuyetsya yak testovij stend dlya rozrobki tehnologij ta programnogo zabezpechennya dlya povnogo masivu yakij bude pobudovanij na majdanchiku Pivdennoafrikanskoyi radioastronomichnoyi observatoriyi v Karu Budivnictvo 128 elementnogo masivu pershoprohodcya angl pathfinder array planuyetsya rozpochati v 2024 roci Potim protyagom nastupnih troh rokiv masiv pershoprohodec bude rozshireno do povnogo masivu z 1024 elementiv 1 10 8 elementnij masiv v Hartbisthuku bude vklyucheno do povnogo masivu yak vinosnij masiv razom iz kilkoma inshimi vinosnimi masivami po vsij pivdennij Africi Ci vinosni masivi znachno pidvishat kutovu rozdilnu zdatnist HIRAX dozvolyayuchi lokalizuvati viyavleni shvidki radioimpulsi z tochnistyu do kutovoyi sekundi 11 Div takozhred CHIME en eksperiment analogichnij HIRAX yakij sposterigaye v pivnichnij pivkuliPrimitkired a b v g d e zh i L Newburgh ta in 2016 Hall Helen J Gilmozzi Roberto Marshall Heather K red HIRAX A Probe of Dark Energy and Radio Transients Proceedings of SPIE Ground based and Airborne Telescopes VI 9906 9906 99065X arXiv 1607 02059 Bibcode 2016SPIE 9906E 5XN doi 10 1117 12 2234286 Andreas Albrecht 2006 Report of the Dark Energy Task Force ArXiv Lemaitre G 1927 Un univers homogene de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nebuleuses extra galactiques Annales de la Societe Scientifique de Bruxelles A 47 47 49 59 Bibcode 1927ASSB 47 49L Lemaitre G 1931 Expansion of the universe A homogeneous universe of constant mass and increasing radius accounting for the radial velocity of extra galactic nebulae Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 91 5 483 490 Bibcode 1931MNRAS 91 483L doi 10 1093 mnras 91 5 483 Hubble E 1929 A relation between distance and radial velocity among extra galactic nebulae Proceedings of the National Academy of Sciences 15 3 168 73 Bibcode 1929PNAS 15 168H doi 10 1073 pnas 15 3 168 PMC 522427 PMID 16577160 Riess Adam G Filippenko Challis Clocchiatti Diercks Garnavich Gilliland Hogan Jha 1998 Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant Astronomical Journal 116 3 1009 38 arXiv astro ph 9805201 Bibcode 1998AJ 116 1009R doi 10 1086 300499 Perlmutter S Aldering Goldhaber Knop Nugent Castro Deustua Fabbro Goobar ta in 1999 Measurements of Omega and Lambda from 42 high redshift supernovae Astrophysical Journal 517 2 565 86 arXiv astro ph 9812133 Bibcode 1999ApJ 517 565P doi 10 1086 307221 a b New telescope chases the mysteries of radio flashes and dark energy Africa Bandwidth Maps www africabandwidthmaps com Dark energy telescope asteroid hunters and gene therapy rules Nature 560 7719 414 415 1 serpnya 2018 Bibcode 2018Natur 560 414 doi 10 1038 d41586 018 05983 4 PMID 30135538 HIRAX telescope project is officially launched Astrophysics and Cosmology Research Unit acru ukzn ac za 17 serpnya 2018 Posilannyared Oficijnij sajt HIRAX Otrimano z https uk wikipedia org w index php title HIRAX amp oldid 43609345