電波天文学の新時代の消化を助けるために、オランダのウェスターボルク合成電波望遠鏡（WSRT）でを改善するための新しい技術が展開されています。 WSRTの14の無線アンテナの1つだけの焦点面に検出器のプレートを追加することにより、オランダ電波天文研究所（ASTRON）の天文学者は、3.5度を超える弧で分離された2つのパルサーを画像化できました。地球から見た満月の約7倍の大きさ。
新しいプロジェクト– Apertifと呼ばれます–は、電波望遠鏡の焦点面にある検出器のアレイを使用します。この「フェーズドアレイフィード」は、121個の個別の検出器で構成されており、電波望遠鏡の視野を30倍以上拡大します。そうすることで、天文学者は電波スペクトルで空の大部分を見ることができます。何でこれが大切ですか？まあ、私たちの料理コースの類推に沿って、指ぬきでスープのボウルを食べようとすることを想像してみてください。一度に口の中にスープのほんの一部しか入れられません。次に、ひしゃくでそれを食べることを想像してみてください。
ラジオソースの空の調査と観察と同じこの類似性が当てはまります。 ApertifプロジェクトのPrinciple InvestigatorであるTom Oosterloo博士は、新しい手法の要点を説明しています。
「フェーズドアレイフィードは、密集した121個の小さなアンテナで構成されています。このマトリックスは約1平方メートルをカバーします。各WSRTは、そのようなアンテナマトリックスに焦点を当てています。このマトリックスは、焦点面で放射フィールドを完全にサンプリングします。 121の要素すべての信号を組み合わせることにより、「複合ビーム」[シック]を形成して、空の3x3度の領域内の任意の場所を指すように操縦できます。 121要素すべての信号を組み合わせることにより、望遠鏡の応答を最適化できます。つまり、すべての光学歪みを除去できます（放射フィールドが完全に測定されるため）。このプロセスは37回並行して行われます。つまり、37個の複合ビームが形成されます。各複合ビームは、基本的に個別の望遠鏡として機能します。すべてのWSRTディッシュでこれを行うと、37のWSRTが並行して実行されます。すべてのビームを3×3度の領域内の別の場所にステアリングすることにより、この領域を完全に観察できます。」
つまり、従来の電波望遠鏡は望遠鏡の焦点面に1つの検出器のみを使用します（すべての放射線が望遠鏡によって集束されます）。新しい検出器は、カメラのCCDチップや、ハッブルのような最新の光学望遠鏡で使用されているものに似ています。アレイ内の各検出器はデータを受け取り、そのデータを組み合わせて合成画像を作成することで、高品質の画像を取得できます。
新しいアレイはまた、電波望遠鏡の視野を広げ、プロジェクトの画期的なテストである、空で広く分離されたパルサーのこの最新の観測を可能にします。追加のボーナスとして、新しい検出器は「開口部」の効率を約75％に向上させます。従来のアンテナの55％から増加します。
Oosterloo博士は次のように説明しています。「焦点面の放射フィールドをより細かく制御できるため、開口効率が高くなります。従来のシングルアンテナシステム（古いWSRTやeVLAなど）では、1点のみで放射フィールドを測定します。焦点面全体の放射フィールドを測定し、すべての要素の信号を巧みに組み合わせることにより、光学的な歪みの影響を最小限に抑え、入射する放射の大部分を使用して空を画像化できます。」
現在のところ、Apertifが装備されている14本の無線アンテナのうち1本のみです。 ASTRONの研究者であるJoeri Van Leeuwen氏は、2011年に12個のアンテナに新しい検出器アレイが装備されるとメールインタビューで述べています。
近年、天体観測は天文学者に恩恵をもたらしています。膨大な量のデータを取得して科学コミュニティが利用できるようにすることで、天文学者は、異種の機器に時間をかけることで得られるよりもはるかに多くの発見をすることができました。
これまでに完了した電波スペクトラムでのいくつかの空の調査がありますが、VLA FIRST調査が最も目立つものですが、この分野には長い道のりがあります。 Apertifは、無線スペクトルで空全体を非常に詳細に調査する方向への最初のステップであり、新しい技術を使用して多くの発見が行われることが期待されています。
Apertifは、現在の銀河パルサーの母集団のモデリングに基づいて、1,000以上のパルサーを発見することが期待されています。また、宇宙の中性水素を大規模に研究するのにも役立ちます。
Oosterloo博士al。 2010年7月にArxivで公開された論文に次のように書いています。「GHz周波数で動作する広視野電波望遠鏡の主な科学的用途の1つは、宇宙の中性水素のインベントリを作成するために大量の空間を観測することです。そのような情報があれば、質量、種類、環境の関数としての銀河の中性水素の特性を非常に詳細に研究することができ、重要なことに、赤方偏移を伴うこれらの特性の変化に初めて取り組むことができます。」
電波スペクトルを可視および赤外線の空の調査に追加すると、宇宙に関する現在の理論を微調整し、新しい発見をするのに役立ちます。さまざまなスペクトルで空に目が多ければ多いほど、より良いです。
Apertifがこのような最初の検出器として使用されていますが、他の電波望遠鏡をこの技術で更新する計画があります。オーステルローは他のこのようなプロジェクトについて次のように述べています。「フェーズドアレイフィードもオーストラリアのSKAパスファインダーであるASKAPによって構築されています。これはアペティフと同様の特徴を持つ楽器です。私たちは多くのことで協力していますが、それは私たちの主な競争相手です。現在アレシボでテストされているプロトタイプも知っています。カナダでは、DRAO [Dominion Radio Astrophysical Observatory]がフェーズドアレイフィードの開発に取り組んでいます。ただし、短期的には、フェーズドアレイフィードが機能する実際の電波望遠鏡を構築できるのは、ApertifとASKAPだけです。」
11月22日と23日、オランダのドレンテ州ドウィンゲルーで、Apertifプロジェクトに関する科学調整会議が開催されました。オースタールー氏は、会議にはヨーロッパ、アメリカ、オーストラリア、南アフリカの40人の天文学者が参加し、プロジェクトの将来について話し合ったと語った。
出典：ASTRONプレスリリース、Arxiv、Tom Oosterloo博士およびJoeri Van Leeuwen博士への電子メールインタビュー
