科学家调整超大阵列射电望远镜以进行更深入的探索

美国国家科学基金会的超大阵列射电望远镜正在进行数字化改造,这将使其灵敏度足以接收到木星上的手机信号,并深入探测外太空

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美国国家科学基金会(NSF)正在将其超大阵列射电望远镜改造成——请稍等——扩展超大阵列,这要归功于数字技术,这将提高新墨西哥州索科罗设施的强大能力,以捕捉黑洞、超新星和其他深空天体。

超大阵列(VLA)28个碟形天线中的一半——每个重达230吨——已经升级,因此它可以同时收集大约2吉赫(十亿)赫兹的八个数据流,高于之前大约50兆赫(百万)赫兹的四个数据流的能力。其余28个天线——在1997年的电影超时空接触中首次亮相,由朱迪·福斯特主演,并根据卡尔·萨根的同名科幻小说改编——将于2012年实现数字化,使该设施的功率提高10倍。此次改造还将更换自1970年代建成以来一直在运行的原始组件。

“某些物体在很宽的频率范围内辐射,”扩展VLA的项目经理马克·麦金农说。“提高望远镜的灵敏度归结于它的带宽。”


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VLA于1980年完工,但在那之前就已经投入使用,它促成了水星上发现冰;围绕人马座A*的复杂区域,银河系核心的黑洞;并且它帮助天文学家识别出在大爆炸后不到十亿年就已开始产生恒星的遥远星系。

麦金农说,EVLA更高的灵敏度和更高的分辨率将使科学家能够深入观察恒星形成的云层,并观察年轻恒星周围的浓密气体原行星盘,并跟踪超新星、快速移动的中子星和黑洞。EVLA的接收系统将足够灵敏,可以检测到木星距离——5亿英里之外——手机的微弱无线电传输,预计成本为9400万美元。

所有28个82英尺(25米)直径的碟形天线收集的数据都被带到一个相关器——一个中央的、特殊用途的计算机——它将输入合并成一种形式,使科学家能够生成正在研究的天文物体的详细、高质量图像。一个新的光纤系统取代了较旧的波导系统,用于将接收器收集的数据传输到中央控制大楼,并增加了可以从天线传送到由加拿大科学家和工程师建造的新的1700万美元相关器的数据量,以处理增加的数据流。

除了为NSF工作外,VLA站点还在另一个射电望远镜的开发中发挥着重要作用,即阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列ALMA)。该设施于2003年开始建设,计划于2012年在智利北部阿塔卡玛沙漠海拔16,500英尺(5,000米)处完工,使用了64多个40英尺(12米)的天线。科学家们一直在使用VLA站点来测试天线在安装在ALMA之前的性能。

麦金农补充说:“我们使用EVLA进行的观测将与他们在ALMA和其他射电望远镜进行的观测形成互补。试图理解天体物理现象需要一种多波长方法。”

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