加纳望远镜预示首个泛非阵列

通过改造一个废弃的通信天线,天文学家们正在地球内外取得突破

在非洲天文学的一个里程碑中,工程师们已将加纳的一个旧电信天线改造成非洲大陆首个南非以外的正常运转的射电望远镜。

这座位于阿克拉附近的昆通塞的望远镜,是预计未来五年内在非洲各地建造的此类仪器阵列中的第一个,也是在非洲大陆培养天文学家技能的长期计划的一部分。它在今年进行了首次观测,并将于2017年晚些时候正式启用。

项目经理 T. L. Venkatasubramani (简称 VenKAT) 说:“我们走到这一步,感到自豪和喜悦。” 他说,科学运行应该在明年开始。


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一旦投入运行,加纳望远镜可以被纳入欧洲甚长基线干涉测量(VLBI)网络 —— 一个由相距遥远的射电望远镜组成的集群,它们共同作为一个大型仪器运作。但天文学家也希望将其用于一个独立的非洲甚长基线干涉测量(AVN)网络。为此,计划到2019年中期改造赞比亚、马达加斯加和肯尼亚的通信天线。过去十年非洲海岸附近海底电缆的出现,使这些天线失去了原本的用途。到2022年中期,还可以在其他四个非洲国家建造新的望远镜。

荷兰德温厄洛欧洲甚长基线干涉测量联合研究所主任 Huib Jan van Langevelde 表示,AVN 将在从未拥有射电望远镜的国家发展天文学能力,他一直参与非洲网络的培训和测试工作。但他指出,它也将为有用的科学做出贡献。

加纳望远镜已经开始观测甲醇迈泽 —— 一些天体现象可能产生的无线电发射 —— 和脉冲星。AVN 将填补全球甚长基线干涉测量中的地理空白,通过增加网络中望远镜之间的距离和可能角度的范围来改进成像效果。甚长基线干涉测量网络中的望远镜越多,天文学家可以看到的细节就越多。

“如果你看看当前的甚长基线干涉测量网络,我们绝对需要天线来填补非洲的中心地带,” James Chibueze 说,他是一位甚长基线干涉测量科学家和 AVN 操作员,在开普敦的南非 SKA 工作,该机构正在建造世界上最大的射电望远镜,即平方公里阵列的一部分。

美国弗吉尼亚州夏洛茨维尔的美国国家射电天文台主任托尼·比斯利说,AVN 对南半球来说是一个“非常棒”的倡议,目前南半球的甚长基线干涉测量与澳大利亚的一个阵列共享使用。“AVN 将是一个全职阵列,将进行更多的科学研究,并将增加可用的甚长基线干涉测量时间一个数量级,而且南半球的天空是独一无二的。我们在北半球有很多阵列,”他说。

比斯利说,AVN 还将受益于为 SKA 和南非的射电天文学目标而取得的技术进步。

棘手的改造

AVN 是南非哈特比斯胡克射电天文台前主任迈克尔·盖拉德的创意,他于 2014 年去世。在天文台望远镜维修的两年期间,盖拉德使用谷歌地图在非洲大陆上搜寻旧的电信天线。当他看到昆通塞的天线时,他意识到它 —— 以及其他类似的天线 —— 可以被改造用于天文学。

Chibueze 说,这种转变很困难。新的望远镜是按照设定的规格设计和建造的,但在昆通塞天线的工作中,工程师和科学家不得不调整他们的计划。而且电力稳定性和互联网供应也存在问题。

此次改造主要由南非资助,南非的非洲复兴和国际合作基金以及科技部为该项目贡献了 1.22 亿兰特(900 万美元)。从南非的角度来看,AVN 将有助于非洲大陆为 SKA 做准备:数百个天线,甚至更多的天线,计划在澳大利亚和南非建造。到 2020 年代后期,SKA 项目还计划在其他八个非洲国家建设其他站点 —— 与 AVN 分开。

今年晚些时候,AVN 项目和南非的 SKA 项目办公室将合并为南非射电天文台,这是国家研究基金会的一个部门。然而,计划是加纳和其他非洲国家最终将拥有和运营他们的 AVN 望远镜。

南非没有表示是否会资助进一步的改造。VenKAT 说,它需要其他非洲国家做出成本分摊的承诺。“在我们进行工程之前,我们必须确保治理机构到位,”他说。“这不仅仅是南非的自主完成,而是一个联合项目。”

本文经许可转载,并于2017年5月9日首次发表

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