Event Horizo​​n Telescope(EHT)にアフリカ、アジア、オーストラリアの望遠鏡が含まれていないのはなぜですか?


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イベントホライズン望遠鏡は現在、これらの電波望遠鏡を含めるように思われます。

ヨーロッパ南天天文台(ESO)/ Oによる画像。フルタク; CC-BY 4.0ライセンス、ウィキペディアコモンズのソースおよび元の画像リンクを参照してください

公式ウェブサイトの地図とリストもご覧ください。

また、「惑星全体の有効径」を持っているとも言われています。しかし、それは驚くべきことです、それは地球の半分を含みません...それはアフリカ、アジアまたはオーストラリアに望遠鏡を持っていません

そう:

  • なぜ含まれなかったのですか?
  • そこからいくつかを含めると、直径が大きくなりますか?もしそうなら、なぜ彼らはそうしなかったのですか?(😉)
  • または、同様に尋ねられます:地球の半分だけがネットワークに含まれている場合、それはどのように地球の直径になりますか?

まずは簡単に説明してみてください。私は天文学者ではありません。


私がこれまでに公式ページをざっと見たときに気付いたことは、彼らがここに書いいることです

EHTに望遠鏡が追加されると、ブラックホール周辺の放射の画像を生成できるようになります。一般に、アレイに望遠鏡が追加されると、干渉計アレイによって生成される画像の忠実度が向上します。

これは、なぜ彼らがアジアなどで可能性を使用しなかったのかという私の質問をサポートしているようです…多分、惑星全体に多かれ少なかれ均一な分布を持っていることは理にかなっています(またはこれは問題ではありませんか?)、それが理由ですアフリカのドット」も理にかなっているかもしれません…


アジアとオーストラリアをカバーする答えに加えて、アフリカのケースは単にそのような施設がまだそこに存在しないということです。しかし、EHTの発表の1つでは、アフリカのステーションをネットワークに接続することで拡張を計画していると述べています。
AtmosphericPrisonEscape

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ロブの答えは私のものよりはるかに詳細であり、私ができるよりもはるかに具体的にあなたの質問に対処するので、受け入れる方が良いかもしれません。もちろん、100%あなたの決定です。
uhoh

回答:


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Event Horizo​​n Telescope(EHT)にアフリカ、アジア、オーストラリアの望遠鏡が含まれていないのはなぜですか?なぜ含まれなかったのですか?

アフリカには、電波望遠鏡持たない必要な周波数範囲 EHTアレイに参加する(230-450GHzを)。アジアのウィキペディアでは、「Yevpatoria RT-70電波望遠鏡」が最大300 GHzで使用可能で、クリミア西部にあると記載されています。オーストラリアの場合、ウィキペディアには「パークス天文台」がリストされており、その周波数も低すぎて最大26 GHzです。日本には「野辺山ミリアレイ」がありますが、230GHzまでしかありません。

必要な周波数範囲に達する唯一の電波望遠鏡(Wikipedia Webページによると、完全なリストではない可能性があります)は次のとおりです。

ご覧のとおり、リストは確かに不完全です。世界の電波望遠鏡の別のリストは、次のグラフィックを提供するWebサイトTheSkyIsNotTheLimit.orgです。

電波望遠鏡がある国

Google Earth を、EHTアレイの中心であるAtacama Pathfinder Experiment(APEX)の中心に置くと、他の電波望遠鏡がビューに含まれていないことがわかります。

地球-アタカマパスファインダー実験を中心に

そこからいくつかを含めると、直径が大きくなりますか?もしそうなら、なぜ彼らはそうしなかったのですか?

アフリカの西海岸は、山頂に現代の電波望遠鏡があった場合に役立ちますが、そうではありません。それでも、そのような電波望遠鏡は、海の上の大気の厚さを通して、横向きになります。電波望遠鏡は上向きに最もよく機能し、限られた範囲の動きに制限されるのではなく、パンする機能が必要です。アレイ内のそのような離れたポイントは、短時間だけ同時にアクティブになりますが、一方が回転してもう一方が回転して見えなくなると、それらはハンドオフとして機能します。

地球を少し回転させると、ハワイは失われますが、西ヨーロッパ(アップグレードされる場合はクリミアを含む)とアフリカの西海岸は、ナミビアの(高エネルギー立体視システム(HESS)の近くにある)ガムスバーグ山を含みます。

地球-回転し、アフリカのナミビアのガンスバーグ山脈を含める

Gamsbergに興味を持つ理由は、山がIASと呼ばれる" Internationale Amateursternwarte " によって所有されているためです。それは1999年3月にドイツのアマチュア天文学者のグループによって設立され、マックスプランク研究所によってサポートされました。この画像は物語を物語っています:

ガムスバーグマウンテンナミビアアフリカ

Gamsbergに関して進行中の議論があります。「アフリカのミリ波望遠鏡」(2017年6月)、Michael Backes、CorneliaMüller、John E. Conway、Roger Deaneの1ページ目を参照してください。

「EHTはすでにミリ波電波望遠鏡の印象的なVLBIネットワークを構成していますが、それらの空間分布はアメリカ大陸に集中しているため、その能力が制限されています。アフリカミリメートル望遠鏡。

3.アフリカミリ望遠鏡

アフリカ大陸の単一ミリ波電波望遠鏡であるアフリカミリ波望遠鏡(AMT) EHTネットワークに追加すると、 -平面のカバレッジが大幅に増加します(図2を参照)。これにより、EHTのイメージング機能が大幅に向上し、Sgr A *の「影」を直接イメージングする機能が向上します。特に、IRAM 30 m望遠鏡、NOEMA、SPT、ALMA、およびAMTを含む「東部サブアレイ」がイメージング観測を実行できるようにし、EHTにSgr A *の毎日の観測時間を大幅に追加します。12uv(右側の図1を参照)。図に示すように。1、AMTはすべての高感度望遠鏡(Pico VeletaのIRAM 30 m望遠鏡、NOEMA、ALMA、およびLMT)と他のすべてのEHT望遠鏡でのSgr A *の観測に共通のベースラインを持ちます。現在のEHT構成の −平面カバレッジを図2に示します。AMTの追加によるカバレッジの改善が含まれています。uv

ガムスバーグマウンテン-ナミビアアフリカ

図1:現在のEHT VLBIネットワークのベースライン(黄色)およびAMTによって提供される追加のベースライン(赤色)。注:ミリ波天文学(CARMA)の研究のための複合アレイは2015年に観測を停止しました。IRAMPVはピコデルベレタのIRAM 30 m望遠鏡を示し、高原のブレはNOEMAを示し、GamsbergはAMTを示します。

...

Sgr A *が40°以上の仰角で観測でき、平均降水量が6 mm未満の降水可能な水蒸気カラムを確保するのに十分な高度にあるアフリカ大陸の潜在的な場所には、Mt。タンザニアのキリマンジャロ(4,300 m以上)、レソトのドラケンスバーグ山脈のサニ峠(3,050以上)。ただし、主にアメリカ大陸のミリ波望遠鏡とSgr A *の可視性が時間的に重なっているため、最も西に位置するMt. ナミビアのGamsberg(2,347 m asl)が、さらなる調査の主要な場所として選択されました。このサイトの追加の支持論は、土地がマックスプランク協会によって所有されていること、そしてナミビア政府は天文学の発展を非常に奨励しています。

Gamsbergを追加するとカバレッジが大幅に改善されますが、建設はまだ承認されていません。

一般に、アレイに望遠鏡を追加すると、干渉計アレイによって生成される画像の忠実度が向上します。

はい、しかし、1つの追加しているときにどこでもすることはない何かに追加する一つ以上を完璧な場所は莫大な投資収益を最大化します。

無線天文学IIにおける合成イメージング」では、第6回NRAO / NMIMT合成イメージングサマースクールからの講義のコレクション。GB Taylor、CL Carilli、RA Perleyによる編集。ASP会議シリーズ、Vol。180、1999.PDF-警告:43 MB):

これは、537ページの論文集です。

27.干渉アレイ設計

MA Holdaway&Tamara T. Helfer
National Radio Astronomy Observatory、Tucson、AZ 85721、USA

概要。感度やフーリエ平面カバレッジなどの抽象的な問題、アンテナの移動やサイトの地形的制約などの実際的な問題の両方を含む、無線干渉アレイおよびアレイ構成の設計につながるいくつかの原則を調査します。既存のアレイの設計と歴史に基づいて、サブミリアレイ(SMA)やミリアレイ(MMA)などの新しい機器の設計にどのようなアイデアとアルゴリズムが役立っているかを垣間見ることができます。

1.はじめに

アレイの設計には、さまざまなトピックを含めることができます。望遠鏡に必要なアンテナの数と、アンテナの大きさはどれくらいですか。配列レイアウトの側面を規定する天文学的な要件はありますか?どのように多くのアンテナ構成があるだろう、とどのように異なる構成は、一緒に働くのだろうか?個々の構成をどのように設計すればよいですか?しかし、アレイ設計の中心的なトピックは、フーリエ平面を効率的にサンプリングする方法を扱います。各干渉計またはアンテナのペアは、特定の時点でフーリエ平面の1つのポイントをサンプリングします。サンプリングしたポイントのセットが高品質で高感度の画像を作成できるようにアンテナを配置する必要があります。ほとんどのアンテナは、ベースの下の地面に実質的な資本コストがないかなりのインフラストラクチャを必要とするため(アンテナパッドと呼ばれます)、アレイを構築する前にフーリエ平面を適切にサンプリングする適切なアンテナ構成のセットを設計することが重要です。

上記は、コンパクトアレイ(関連するすべてのアンテナが相互接続され、互いにローカル)と、データが記録され、後日結合されるVLBIに適用されます。測定される波長が1ミリ未満の場合、1ミリでも不要な動き(または考慮されない動き)により重大なエラーが発生し、それぞれを計算して削除する必要があります。非常に小さなエラーの複数のソースを残します(これにより、ランダムに相互に加算および減算され、ノイズが発生します)。

547ページを読んでください:

4.3。VLA-YおよびGMRT-Y

VLAの「Y」構成の主な利点は、アンテナの便利な2次元配置であり、適切な2次元スナップショットのフーリエ平面カバレッジを提供することです。BIMA アレイとOVRO " T "アレイの概念は似ています。「Y」または「T」の悪い点は、アームに沿ったアンテナ方向の規則性により、点像分布関数で一種のグレーティング応答が発生し、地球回転の合成に数時間かかることです。この赤字を克服するためのフーリエサンプル。

Y」と「T」の構成は妥協です。アンテナを再構成する際に1次元アレイの利便性を維持しようとしますが、良好なフーリエ平面のカバレッジも求めています。そのため、それらはフラクタル次元1.5の配列に似ています。1次元よりも優れており、完全に2次元の配列ほど優れていません。スナップショットとフルトラックのVLAのカバレッジとビームの例を図27-3と27-4に示します。

インドのGiant Metrewave Radio Telescope(GMRT)には、1 km構成の14個の内部アンテナと、不規則な「Y」の形の外部構成の16個のアンテナがあります(図27-5を参照)。2つの構成はしばしば別々に使用されます(30 mのアンテナは再構成用に設計されていません)。「Y」の不規則性は主に土地を取得できる場所に起因しますが、VLAスナップショットビームが27アンテナの場合よりもサイドローブがはるかに低い16アンテナのスナップショットビームも生成します。

Y字型(Y字型)の構成では、最適化されたアルゴリズムを使用してフーリエ平面を埋めるのに便利な十分なポイントを埋めることにより、最良の結果を得るために最小のアンテナグループを使用します。また、既存の大陸にそのような形状を配置することも便利です。5本の武装した星は、アンテナが少なくてもより良い結果を提供しますが、Y型構成より明らかに高価です。ランダムに塗りつぶされた円などの最適な構成は、複数の大陸とそれらの間に介在する海には適合しません。

ユーザーrugkの質問で、現在のEHTアレイサイトのY字型の構成に注意してください。地球の周囲の狭い範囲にあるサイトの数が増えると、能力が向上しますが、特定のセクターが適切に(能力)をカバーしている場合、を埋める完璧な場所と比較して、リソースの重複と処理時間の増加になります。エッジの近くにあるサイトは、観測ウィンドウを広げるのに役立ちますが、他のサイトの十分な数と同時に観測することができないほど遠くにあるサイトは、あまり役に立ちません。サイトがどこにあっても、必要な周波数で動作でき、その距離で有用なデータを収集できる十分な感度が必要です。それは難しい注文です。


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そこからいくつかを含めると、直径が大きくなりますか?

いいえ、少なくともそれほどではありません。望遠鏡はすでに約20,000 km離れているため、ターゲットを同時に見ることができる長いベースラインを作成することはできません。

忘れないでください。地球は球体です。その球の半分だけが同時にM87を観測できます。

東半球の望遠鏡はもっと多くの観測を可能にするでしょうが、それが彼らがすでに持っていたものよりも改善をもたらすかどうか私は知りません。


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より多くの望遠鏡は、たとえ他の半球にあったとしても、大幅な改善をもたらすでしょう。OPの質問への答えは、サイトの機器の適合性と大気中の水の上の高度です。
uhoh

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質問の一部は、「そこからいくらかを含めると、直径が大きくなりますか?」および「地球に地球の半分だけが含まれている場合、地球の直径はどうすればよいでしょうか」でした。その答えは「いいえ」です。大きくて詳細な答えを出す前に、基本に答える必要があります。
ホッブズ

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tl; dr: @Hobbesの答えは明らかに間違っています。EHTは、極端なサイトの1つからターゲットが見えない場合に、データの大部分を取得します。

地球全体に分布しているサイトがある場合、それらすべてから収集することは非常に有利であり、より長い期間のデータとベースラインベクトルの多様性を追加することで画像の解像度が向上します。

以下のように指摘し @AtmosphericPrisonEscapeによって:サイトの主な要件は、イベントホライゾン望遠鏡で使用することが含まれます:

  1. 低ノイズ、230 GHz(1.30ミリメートル波長)で安定した受信
  2. 大気中の水による230 GHzでの減衰と分散を最小限に抑える高高度
  3. 総デジタル化レートが32ギガビット/秒の230 GHzに近い複数の2 GHzワイドチャネルのデジタル化。これをすべて実行できるサイトはそれほど多くありません!この回答を参照してください。
  4. 大気中の水を較正、監視し、大量のデータを記録および保存し、GPS時間信号を監視し、これらの1.3ミリメートル波長信号のタイムスタンプに十分な精度の現場原子時計をサポートするインフラストラクチャ。

現在、これらの要件のすべてを同時に十分にサポートできるサイトはそれほど多くありません。しかし、これは将来成長するかもしれません。

1.30ミリメートルの波長(230 GHz)では、巨大なパラボラアンテナは、パラボラ形状を数百ミクロンの精度で維持する必要がありますが、観測中にパラボラが上下に傾斜します。そのような表面精度のある料理はほとんどありません。

さらに考慮事項があります。EHTは「ムービーカメラ」である必要があります。これは、ブラックホールの周りの渦巻く降着円盤(実際に画像化されるもの)が常に変化しているためです。M87オブジェクトの場合、天の川の中心にあるブラックホールよりもゆっくり変化する(日対分)ので、24時間観測を行うために世界中の望遠鏡をカバーする必要があります。


結果は4つの主要な論文に記載されています(さらにあります)。

単純な見方では、解像度はソースが同時に見える最も遠いベースラインによって決定されるということですが、あまりに少ないサイトでは、これを従来の意味で実際に開口と呼ぶことができないため、状況はより微妙です。したがって、可能なすべてのベースラインのサブセットを使用して、欠落している情報を「埋め」、画像再構成を改善することができます。

UTC 04hから06hの間に、最も東のサイト(PV;(スペイン)の30mディッシュ)が切り取られ、最も西のサイト(JCMT(ハワイ)、SMA(ハワイ))がオンラインになります。

簡単に読んでみると、オブジェクトが特定のサイトの地平線から高度20度を下回ると、そのサイトのデータの使用を停止することが示唆されています。

下の2番目の画像では、使用されているすべてのサイトを確認できます。実線は画像の生成に使用されるベースラインを示し、破線はEHTネットワークのキャリブレーションのためのデータ収集に使用されるベースラインを示します。

ここに画像の説明を入力してください

図2.(論文IIIの)。4日間の観測をカバーするM87および3C 279のEHT 2017観測スケジュール。空の長方形は、スケジュールされたが、天候、不十分な感度、または技術的な問題のために正常に観測されなかったスキャンを表します。塗りつぶされた長方形は、最終的なデータセットで利用可能な検出に対応するスキャンを表します。各長方形の幅に反映されているように、スキャン時間は3〜7分の間で変化します。

ここに画像の説明を入力してください

図1.(論文Iの)。赤道面から見たEHT 2017キャンペーンの8つの観測点。しっかりとしたベースラインは、M87 *の相互の可視性(+ 12°の偏角)を表します。破線のベースラインは、校正ソース3C279に使用されました(ペーパーIIIおよびIVを参照)。

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