Китайский эксперимент Tianlai станет предшественником радиотелескопа SKA

21 октября 2024 года консорциум Square Kilometre Array Observatory (SKAO) объявил, что в число предшественников будущего Square Kilometre Array (SKA), крупнейшего в мире радиотелескопа, входит китайский эксперимент Tianlai.

Tianlai - это радиотелескоп, состоящий из двух различных решеток, одна из которых состоит из трех цилиндрических рефлекторов, а другая — из 16 тарелок. Он расположен недалеко от Хэйлунцзяня на северо-западе Китая и управляется Национальной астрономической обсерваторией (NAOC) Китайской академии наук.

Установка используется в качестве испытательного полигона для отработки ключевых технологий радиообнаружения темной энергии, которая, как считается, составляет около 70% нашего космоса и определяет ускорение расширения Вселенной. В состав команды, работающей над проектом, входят исследователи и студенты из NAOC, нескольких китайских университетов, а также университетов США и Франции.

Роль исследовательских центров SKA

SKA pathfinders, или предшественники проекта, — это сеть объектов по всему миру, которые участвуют в научных исследованиях и технологических разработках, связанных с проектом SKA. Хотя эти телескопы работают в разных условиях, их объединяет цель изучения новых технологий и методов, способствующая развитию проекта SKAO.

Пока колоссальные телескопы SKA находятся в стадии строительства, открытия, сделанные различными предшественниками, продолжают предоставлять важнейшие данные, которые уточняют и обогащают научные идеи, лежащие в основе проекта. Технологические инновации и методики, разработанные этими объектами, могут оказать значительное влияние на будущее обсерватории SKAO, помогая улучшить ее операционные возможности.

Доктор Роберт Браун, научный директор SKAO, подчеркнул важность этих объектов в контексте развития проекта: «Первопроходцы заложили основу для телескопов СКАО. Несмотря на то, что мы приближаемся к началу первых операций, наличие уже работающих и тестируемых телескопов представляет собой решающее преимущество. Они предоставляют ценную информацию, которая помогает нам в научном планировании и подготовке».

Эксперимент Tianlai

Эксперимент Tianlai, название которого в переводе с китайского означает «небесный звук», — это амбициозный проект, направленный на изучение картографии Вселенной с помощью метода интенсивности водорода.

В настоящее время Tianlai состоит из двух отдельных массивов:

• Цилиндрический массив, состоящий из трех цилиндрических отражателей и 96 приемников.
• Тарельчатый массив, состоящий из 16 тарелок диаметром шесть метров каждая.

Несмотря на относительно скромные размеры по сравнению с такими крупномасштабными телескопами, как китайский FAST или будущий Square Kilometre Array (SKA), эти массивы играют важнейшую роль в тестировании передовых технологий.

Основная задача Tianlai - обнаружить 21-сантиметровый сигнал, испускаемый атомами водорода, самого распространенного газа во Вселенной, чтобы составить карту трехмерного распределения материи в больших масштабах. Этот сигнал, обусловленный расширением Вселенной, подвержен красному смещению — удлинению длины волны, что затрудняет его обнаружение.

Возможность его обнаружения дает привилегированное окно в космическую историю, включая понимание темной энергии через изучение барионных акустических колебаний (как это делает европейский телескоп Euclid).

Роль Tianlai для SKA

Tianlai станет технологическим предшественником SKA, позволяя экспериментировать с методами обработки данных, инструментами и методиками, которые впоследствии будут применены к телескопам Square Kilometre Array. Одним из наиболее значимых аспектов является картирование интенсивности водорода на волне 21 см: сложная техника, которая после усовершенствования будет иметь решающее значение для изучения крупных космических структур.

Главный научный сотрудник эксперимента, профессор Сюэлей Чен, подчеркнул, что проверка этих методов в реальных условиях позволяет выявить конкретные проблемы, которые невозможно предсказать с помощью теоретического моделирования.

Кроме того, большое поле зрения Tianlai полезно и для других исследований, связанных со SKAO, например, для поиска быстрых радиовспышек (FRB) - явления, которое до сих пор плохо изучено. Возможности Tianlai, которые вскоре будут расширены за счет добавления трех новых цилиндрических антенн, делают его ценным инструментом не только для улучшения картографии неба, но и для совершенствования технологий, которые SKAO будет использовать в будущем, обеспечивая тем самым конкурентное преимущество в поисках неуловимых космических сигналов.