LOFAR

Le LOFAR est la rangée de basse fréquence pour la radioastronomie. C'est un projet ambitieux pour construire une rangée interférométrique du de radiotélescopes distribués à travers les Pays Bas et le Allemagne , avec au moins une station dans le Grande-Bretagne et le France , et probablement dans d'autres pays européens tels que le Pologne , le Suède et le Ukraine , avec une aire de rassemblement efficace totale de jusqu'à 1 kilomètre carré . Le traitement des données est fait par un ordinateur géant bleu du Gene/L situées à l'université de de Groningue .

L'information technique

LOFAR commencé comme nouveau et innovateur effort de forcer une percée dans la sensibilité pour des observations astronomiques aux radiofréquences en-dessous de 250 mégahertz. Les interféromètres par radio astronomiques consistent habituellement en rangées de plats paraboliques (par exemple le télescope d'Un-Mille de ), rangées d'antennes unidimensionnelles (par exemple le télescope de synthèse d'observatoire de Molonglo de ) ou tableaux à deux dimensions des dipöles omnidirectionnels (par exemple rangée élégante de pulsar de du de Hewish de ). LOFAR combine des aspects de beaucoup de ces derniers des télescopes plus tôt - en particulier il utilise les antennes doublet omnidirectionnelles comme à réseaux de dipoles using la technique de la synthèse d'ouverture de développée dans les années 50. Comme le radiotélescope de basse fréquence plus tôt du CLFST , la conception de LOFAR ne s'est concentrée sur l'utilisation d'un grand nombre d'antennes relativement bon marché sans aucune pièce mobile, concentrée dans les stations, avec la cartographie effectuée using le logiciel de la synthèse d'ouverture de . La direction de l'observation (" ; beam" ;) est choisi électroniquement par des retards de phase entre les antennes. LOFAR peut observer dans plusieurs directions simultanément qui permet une opération à utilisateurs multiples.

Les signaux électroniques des antennes de LOFAR sont digitalisés, transportés à un processeur numérique central, et combinés dans le logiciel afin de tracer le ciel. Le coût est dominé par le coût de l'électronique et suivra la loi de Moore de , devenant meilleur marché avec du temps et permettant aux télescopes de plus en plus grands d'être construit. Ainsi LOFAR est un -télescope. Les antennes sont assez simples mais il y a beaucoup d'elles - environ 10000 dans la pleine conception de LOFAR. Pour faire les images par radio du ciel avec à acuité proportionnée, ces antennes doivent être arrangées dans les faisceaux (stations) que sont étendus au-dessus d'une aire de finalement plus de 1000 kilomètres de diamètre. La première phase actuellement placée aux Pays Bas contient 6000 antennes dans environ 40 stations, atteignant des lignes de base de 100 kilomètres. La première station près d'Exloo (province de Drenthe) fonctionne depuis 2006. 20 stations supplémentaires suivra en 2008, le repos en 2009. En Allemagne quatre stations sont placées (Bonn/Effelsberg, Garching/Unterweilenbach, Potsdam/Bornim et Tautenburg). La station d'Effelsberg fonctionne depuis novembre 2007. Les premières expériences Hollandais-Allemandes sont prévues pour le décembre 2007. Une station chacune est placée en Grande-Bretagne et en France. Les conditions de transport de données sont dans la gamme des plusieurs le gigabit s par station et la capacité de traitement requise est des dizaines d'EFFONDREMENTS tera .

Sensibilité

La mission de LOFAR est d'examiner l'univers aux radiofréquences de ~10&ndash ; 240 le mégahertz avec une plus grande résolution et une plus grande sensibilité que précédente examine, comme les enquêtes du 7C et du 8C , et des aperçus par la rangée très grande (VLA) de et le radiotélescope géant de Meterwave (GMRT) de .

LOFAR sera l'observatoire par radio le plus sensible jusqu'à la prochaine génération du radiotélescope de grande rangée, la rangée ( SKA ) de kilomètre de place de , vient en ligne autour du 2020 .

Cas de la Science

Les sensibilités et les résolutions spatiales possibles avec LOFAR effectueront possible plusieurs nouvelles études fondamentales de l'univers aussi bien que faciliter des investigations pratiques uniques sur l'environnement de la terre.
Dans le l'univers très éloigné ( $7 < z < 10$ ), LOFAR peut rechercher la signature produite par le Reionization de l'hydrogène neutre . Ce changement de phase crucial est prévu pour se produire à l'époque la formation des premières étoiles et galaxies, marquant l'extrémité du soi-disant " ; ages" foncé ;. Le déplacement vers le rouge auquel le reionization est censé pour se produire décalera le ligne de 1420 mégahertz de l'hydrogène neutre dans le LOFAR observant la fenêtre.
Dans le l'univers « formateur » éloigné ( $1.5 < z < 7$ ), LOFAR détectera les galaxies massives les plus éloignées et étudiera les processus par lesquels les premières structures sous la forme d'univers (galaxies, faisceaux et noyaux actifs ) et sondent le gaz intergalactique .
Dans le l'univers magnétique , LOFAR tracera la distribution à trois dimensions des rayonnements et le champ magnétique global dans nos propres et galaxies voisines, dans des faisceaux de galaxie et dans le milieu intergalactique.
L'univers , LOFAR de haute énergie de détectera les rayonnements d'énergie ultra haute de comme ils percent l'atmosphère terrestre . Une station d'essai consacrée à cette fin, SAUTILLE , a été en fonction depuis 2003.
Dans le notre propre galaxie , LOFAR détectera des flashes de rayonnement de basse fréquence des pulsars et des événements passagers de courte durée produits par le fusionnement et les interactions stellaires et recherchera le Jupiter - comme les planètes d'Extrasolar de .
Dans le notre système solaire , LOFAR détectera les éjections de masse coronales du Sun et fournira les cartes à grande échelle continues du vent solaire . Ces informations cruciales sur le temps solaire et son effet sur la terre faciliteront des prévisions des orages géomagnétiques coûteux et préjudiciable.
Dans le l'environnement immédiat , LOFAR de la terre tracera des irrégularités dans l'ionosphère sans interruption, détecte les effets s'ionisants des éclats éloignés de rayon gamma de et des flashes prévus pour résulter des rayonnements , les origines de la plus haute énergie de dont être peu clair.
En explorant une nouvelle fenêtre spectrale LOFAR est susceptible de faire le " inattendu de ; serendipitous" ; découvertes . La détection de nouvelles classes des objets et/ou les nouveaux phénomènes astrophysiques ont résulté de presque tous les équipements précédents qui de nouvelles régions ouvertes du spectre, ou des paramètres instrumentaux poussés, tels que la sensibilité par plus qu'un ordre de grandeur.

Constructions de beaucoup de science de LOFAR sur les domaines de recherche fondamentaux qui ont été poursuivis intensivement ou frayés un chemin dans les Pays Bas pendant le dernier demi siècle.

Projets principaux

Sources passagères
Pulsars

L'époque de Reionisation

Une des applications les plus passionnantes de LOFAR sera la recherche de la ligne redshifted émission de 21 cm de l'époque de Reionisation (EoR). On le croit actuellement que les âges foncés, la période après recombinaison quand l'univers a tourné le neutre, durée jusqu'à autour de z=20. Les résultats de polarisation de WMAP semblent suggérer que là ait pu avoir été prolongé, ou même des phases multiples de Reionisation, le début probablement étant autour de z~15-20 et finissant à z~6. Using LOFAR la gamme de déplacement vers le rouge de z=11.4 (115 mégahertz) à z=6 (180 mégahertz) peut être sondée.

Aperçus extragalactiques profonds

Une des applications les plus importantes de LOFAR sera d'effectuer des enquêtes de grand-ciel. De tels aperçus sont bien adaptés aux caractéristiques de LOFAR et ont été indiqués en tant qu'un des projets principaux qui ont conduit LOFAR depuis son commencement. De telles enquêtes profondes de LOFAR du ciel accessible à plusieurs fréquences fourniront les catalogues uniques des radiosources pour étudier plusieurs domaines fondamentaux de l'astrophysique, y compris la formation des trous noirs, des galaxies et des faisceaux massifs des galaxies. Puisque les enquêtes de LOFAR sonderont l'espace de paramètre encore inconnu, il est probable qu'elles découvrent de nouveaux phénomènes.

Rayonnements d'énergie ultra haute

LOFAR offre une possibilité unique en astrophysique de particules pour étudier l'origine des rayonnements de grande énergie (HECRs) aux énergies entre l'eV de

10^ {15} - 10^ {20. Les emplacements et les procédés pour accélérer des particules sont inconnus. Les sources possibles de candidat des ces HECRs sont des chocs dans des lobes par radio des galaxies par radio puissantes, chocs intergalactiques créés pendant l'époque de la formation de galaxie, soi-disant Hyper-novas, éclats de rayons gamma, ou les produits d'affaiblissement des particules superbe-massives des défauts topologiques, sont partis plus de des transitions de phase dans le premier univers. La chose observable primaire est l'impulsion par radio intense qui est produite quand un CR primaire frappe l'atmosphère et produit une douche d'air étendue (EAS). Un EAS est aligné le long de la direction du mouvement de la particule primaire, et une partie substantielle de son composant se compose des paires d'électron-positron qui émettent l'émission par radio dans la magnétosphère terrestre (par exemple, émission de geo-synchrotron).

Magnétisme cosmique

LOFAR ouvre la fenêtre aux ondes radio de synchrotron à énergie réduite jusqu'ici encore inconnu, émises par des électrons de rayonnement dans des champs magnétiques faibles. Nous savons très peu au sujet de l'origine et de l'évolution des champs magnétiques cosmiques. L'espace autour des galaxies et entre les galaxies peut tout être magnétique, et LOFAR peut être le premier pour détecter l'émission par radio faible de telles régions. LOFAR mesurera également l'effet de faraday, qui est la rotation du plan de polarisation des ondes radio de basse fréquence, et donne un autre outil pour détecter des champs magnétiques faibles.

Temps de physique solaire et d'espace

The Sun est une radiosource intense. Le rayonnement thermique déjà fort de la corona solaire chaude de

10^ {6}

K est superposé par les éclats par radio intenses qui sont associés aux phénomènes de l'activité solaire, comme les fusées et les éjections de masse coronales (CMEs) de . Le rayonnement par radio solaire dans la gamme de fréquence de LOFAR est émis dans la corona moyenne et supérieure. Ainsi LOFAR est un instrument idéal pour des études du lancement du titre de CMEs vers l'espace interplanétaire. Les possibilités de la formation image de LOFAR rapporteront l'information dessus si un tel CME pourrait frapper la terre. Ceci fait LOFAR est un instrument valable pour des études du temps de l'espace de .

Les observations solaires avec LOFAR incluront la surveillance courante de l'activité solaire comme racine de temps de l'espace. En outre, la flexibilité de LOFAR permet des réponses rapides aux éclats par radio solaires avec des observations de suivi. Les éruptions chromosphériques produisent les électrons énergiques qui mènent non seulement à l'émission du rayonnement par radio solaire non-thermal. Les électrons également émettent des rayons X et chauffent le plasma ambiant. Les campagnes tellement communes d'observation avec d'autres instruments moulu- et basés dans l'espace, par exemple le RHESSI , le Hinode , l'observatoire solaire de dynamique (SDO) de , ou la navette spatiale solaire fournissent des perspicacités dans ce processus astrophysique fondamental.

Chronologie

On a proposé LOFAR à ASTRON en 1997. Une étude de faisabilité de faisabilité a été effectuée et des associés internationaux ont été cherchés pendant 1999. Dans 2000 le comité de direction des Pays Bas LOFAR a été installé par le conseil d'ASTRON avec des représentants de tous les facultés et ASTRON hollandais intéressés.

En novembre 2003 le gouvernement hollandais a assigné 52 millions d'euro pour placer l'infrastructure de LOFAR dans le cadre du programme de Bsik. Selon des directives de Bsik, LOFAR a été placé comme rangée multidisciplinaire de sonde qui facilitera la recherche dans la géophysique , l'informatique et l'agriculture aussi bien que l'astronomie .

En décembre 2003 la station d'essai initiale de LOFAR (ITS) est devenue opérationnelle ; c'était une étape importante importante dans le développement de LOFAR. Le SON système se compose de 60 dipöles en forme de V inverses ; chaque dipöle est relié à un amplificateur à faible bruit (LNA) de , qui fournit assez d'amplification des signaux entrants pour les transporter au-dessus d'un câble coaxial de liaison long de 110 m à l'unité de récepteur (RCU).

Sur le le 2005 du 26 avril , un ordinateur géant bleu du Gene/L d'IBM a été installé à l'université de centre de maths de s de Groningue de ', pour le informatique de LOFAR. Lorsque, c'était le deuxième ordinateur géant puissant dans le l'Europe , après le MareNostrum dans le Barcelone [HTTP //www.org/sublist ? edit%5Blist_id%5D=25&edit%5Bcountry_id%5D=all&edit%5Bvendor_id%5D=all&edit%5Bregion_id%5D=all&edit%5Bcontinent_id%5D=150&edit%5Bsegment_id%5D=all&edit%5Bapplication_id%5D=all&edit%5Barchitecture_id%5D=all&edit%5Bconnfam_id%5D=all&edit%5Bconn_id%5D=all&edit%5Bprocfam_id%5D=all&edit%5Bsystemfamily_id%5D=all&edit%5Brankf%5D=1&edit%5Brankt%5D=500&op=Create+Sublist&edit%5Bform_id%5D=frmFields].

Dans le août /le 2006 septembre les premiers LOFAR postent (référence 1 , aka de noyau de . CS1) a été mis dans le domaine using le matériel de préproduction. Un total d'antennes de 96 duel-dipöles (l'équivalent d'une pleine station de LOFAR) sont groupées en 4 faisceaux, faisceau central avec 48 dipöles et trois autres faisceaux avec 16 dipöles chacun. Chaque faisceau est environ 100 m dans la taille. Les faisceaux sont répartis sur une aire de ~500 m de diamètre.

Dans le 2007 de novembre la première station internationale de LOFAR ( Allemagne 1 ) à côté du radiotélescope d'Effelsberg 100m de a commencé l'opération.

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