阿塔卡马探路者实验

✍ dations ◷ 2025-07-11 09:23:25 #阿塔卡马探路者实验

阿塔卡马探路者实验(英语:Atacama Pathfinder Experiment,缩写:APEX)是位于智利北部,在圣佩德罗德阿塔卡马东方50公里的阿塔卡马沙漠上,拉诺德查南托天文台海拔5,100米高处的电波望远镜。主镜的盘面直径是12米,由264片铝板组成,表面的精度为17微米(均方根值)。这架望远镜于2005年9月25日正式完成。

APEX的望远镜是用于修改阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)的原型,并且就设置在ALMA天文台的位置上。APEX被设计在次毫米波长,范围在0.2至1.5毫米 -介于红外线和无线电波之间- 并找到ALMA可以更仔细研究的目标。次毫米波天文学提供了进入寒冷、布满尘埃宇宙的一个窗口,但来自太空的微弱讯号会被地球大气层中的水汽大量的吸收掉。查南托被选为这种望远镜的场址,因为它是地球上最干燥的地方之一,并且比毛纳基山高750米,也比塞罗帕瑞纳天文台的甚大望远镜(Very Large Telescope,VLT)高2,400米。

APEX是由马克斯普朗克电波天文研究所(50%)、翁萨拉太空天文台(23%)、欧洲南天天文台(27%)共同投资建造的。根据MPIfR的合约,望远镜是由German firm VERTEX Antennentechnik GmbH设计和制造,APEX在查南托的操作委托给ESO。

次毫米波天文学相对来说是尚未探勘的天文学前缘,揭示了熟悉的可见光和红外线下不可见的宇宙。它是研究寒冷宇宙的理想:这些波长的光照耀着在星际空间中巨大的低温云气,温度只有绝对零度之上几十度。天文学家使用这种波长的光来研究分子云的化学和物理状态 - 气体和宇宙尘埃密集的地区是恒星诞生的场所。以可见光观看,这些地区往往是宇宙中被尘埃遮蔽的黑暗区域,但在毫米和次毫米的波段照耀下,它们的光谱是明亮的。这个波长用来研究早期的宇宙也很理想,因为最早和最遥远星系的光已经红移到较长的波段。

APEX的科学目标包括研究恒星、行星和星系的形成,包括遥远的宇宙早期星系和分子云的物理状况。它的第一次结果证明这架望远镜没有辜负科学家的野心,提供前所未有的灵敏度和图像品质访问的冷宇宙。

在2006年7月,研究性质的天文与天体物理学报期刊的特辑中,基于APEX早期科学发表的论文不下于26篇。其中有许多是新发现的发表,多数是恒星形成和天体化学的领域,像是发现一种新的星际分子和CO分子发出的0.2毫米波,以及检测到由氢组合成的两种形式的带电分子。

APEX最近的观测导致第一次发现太空中的过氧化氢,第一幅满是尘埃的光环,绕着大质量的婴儿恒星,直接证明了大质量恒星的诞生和它们的小兄弟是一样的,和第一次直接测量出非常遥远的星系中恒星诞生区域的大小和亮度。

所有ESO和瑞典的APEX资料都储存在ESO的档案。这些资料遵循标准的ESO存档规则,即它们在交付给这些专案的首席研究员一年之后,它们就成为公开的资讯。

APEX,在南半球运作的最大次毫米波望远镜,有一整套的仪器可以让天文学家用在不同的观测上,一个使用的主要工具是LABOCA,APEX的大热辐射计相机LABOCA是对温度极端敏感的温度计阵列 -称为热辐射测量计- 检测次毫米波。它是世界上最大的这一种相机,几乎有300个图元(画素)。每个温度计都被冷却到绝对零度以上不到0.3度 -摄氏零下272.85度,可以检测微弱的次毫米波造成的温度变化。LABOCA的高灵敏度,与它的广视野(月球直径的三分之一),使它成为次毫米波宇宙成像的珍贵工具。

在第一次观测,APEX配置了由MPIfR的次毫米波部门开发的先进次毫米波光谱仪,在最近,最早的轻便接收器是由查尔摩斯大学(OSO)建造的。

为了在波长较短的次毫米波操作,APEX需要非常高品质的表面:经过一系列高精度的调整,APEX专案团队得以调整出表面精度非常高的出色镜子。在12米直径的天线上,偏离完美抛物面的差值小于1毫米的千分之17。这小于人的头发平均直径五分之一。

APEX望远镜有三个接收器的小屋:卡赛格林、内史密斯A、和内史密斯B。

高原的全景图。

设在火中的黑暗

APEX和白色的溶融冰柱团块。

APEX天线

远眺ALMA站址。

在查南托的APEX

在APEX的日照轨迹(solargraphy)

银河中心区域(LABOCA on APEX)

合成的RCW 120彩色影像(LABOCA)

12m的APEX望远镜。

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