Benutzer:Predatorix/MeerKAT

Teleskop MeerKAT
Typ	Interferometrie
Standort	Nordkap, Südafrika
Geogra­fi­sche Koor­di­naten	30° 43′ 16″ S, 21° 24′ 40″ O-30.72111111111121.411111111111
Wellenlänge	3 cm (10.0 GHz)-30 cm (1,000 MHz)
Apertur

MeerKAT (engl. "Erdmännchen", ursprünglich Karoo Array Telescope) ist ein aus 64 Spiegeln bestehendes Radioteleskop das sich in der Provinz Nordkap der Republik Südafrika befindet. 2003 bekundete Südafrika Interesse als Standort für das Square Kilometre Array ausgewählt zu werden. So wurde da lokal entworfene und gebaute MeerKAT in die erste Phase des SKA integriert.

Übersicht

MeerKAT ist der Vorgänger für das SKA mittlerer Größe. Es befindet sich auf dem SKA-Gelände in Karoo und dient zur Erprobung für die SKA-Technik und -Prozesse. Es wurde von Ingenieuren des South Africa Radio Astronomy Observatory entwickelt. Es besteht aus 64 Antennen mit je 13,5 Metern Durchmesser, ausgestattet mit kryogenen Empfängern. Die Antennen verfügen über Positionen für vier Empfänger und eine der drei freien Positionen wird mit S-Band-Empfängern vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie ausgerüstet. Im Verbund befinden sich 61% der Antennen innerhalb eines Kreises mit einem Kilometer Durchmesser und 39% innerhalb eines Radius von vier Kilometern.

Die empfangenen Signale werden noch in der Antenne digitalisiert und zum Karoo Array Processor Building (KAPB) über Glasfaserkabel übermittelt. Die Antennensignale werden vom Correlator/Beamformer-DSP (CBF) verarbeitet und an den Wissenschafts-Rechnerverbund und die Festplattenspeichermodule weitergeleitet. Die MeerKAT-Antennendaten werden außerdem über CBF an nutzerspezifische digitale Endgeräte übermittelt, wie Pulsar- und Fast-Radio-Burst-Suchmaschinen, ein Präzisions-Pulsar-Timing-System und einen SETI-Signalprozessor. Ein System für Zeit- und Frequenzreferenz (TFP) stellt Takt- und absolute Zeitsignale bereit, die von

Spezifikationen

Im voll funktionsfähigen Zustand wird es, bis zur Fertigstellung des Square Kilometre Array im Jahr 2024, das größte und empfindlichste Radioteleskop auf der südlichen Erdhalbkugel sein. Mit dem Teleskop soll Forschung zum kosmischen Magnetismus, galaktischer Evolution, den Hauptstrukturen des Kosmos, dunkler Materie und der Herkunft transienter Radioquellen betrieben werden. Es soll ebenfalls als Technologiedemonstrator die Bewerbung Südafrikas als Standort für das Square Kilometer Array unterstützen. Erstes Licht war am 16. Juli 2016. Im Mai 2018 waren alle vierundsechzig 13,5-Meter-Parabolantennen fertig gestellt und werden gegenwärtig auf Fehlerfreiheit geprüft.

Spezifikationen

MeerKAT besteht aus 64 Parabolantennen mit je 13,5 Metern im Durchmesser, jede in Offset-Gregory-Konfiguration. Eine Offset-Parabolkonfiguration wurde gewählt, weil die schattenfreie Apertur kompromisslose optische Leistung und Empfindlichkeit, exzellente Abbildungsqualität und gute Unterdrückung unerwünschter Hochfrequenzstörungen von Satelliten und terrestrischen Sendern bietet. Es erleichtert auch die Installation mehrerer Empfängersysteme in den primären und sekundären Fokusbereichen und ist der Referenzentwurf für das Mittelband-SKA-Konzept.

MeerKAT unterstützt eine Vielzahl an Beobachtungsmethoden, einschließlich Tiefenkontinuums-, Polarisations- und Spektrallinienbildgebung, Pulsar-Zeitmessung und Durchgangssuche. Es wird eine Reihe an Standard-Datenprodukten angeboten, einschließlich einer Bildverarbeitung. Eine Reihe von Datenquellen steht auch für vom Benutzer bereitgestellte Instrumente bereit. Erhebliche Entwurfs- und Qualifizierungsbemühungen sind geplant um ein hohe Zuverlässigkeit bei niedrigen Betriebskosten und hoher Verfügbarkeit sicherzustellen.

Spezifikationen

Anzahl der Antennen	64
Antennendurchmesser	13.5 m
Minimale Basislinie	29 m
Maximale Basislinie	8 km
Frequenzbänder (Empfänger)	0,58 – 1,015 GHz 1 – 1,75 GHz 8 – 14,5 GHz
Continuum imaging dynamic range at 1.4 GHz	60 dB
Line-to-line dynamic range at 1.4 GHz	40 dB
Mosaicing imaging dynamic range at 1.4 GHz	27 dB
Linear polarisation cross coupling across −3 dB beam	−30 dB

MeerKATs 64 Antennen teilen sich in zwei Komponenten auf:

• Eine dichtere innere Komponente mit 70% der Antennen. Diese verteilen sich are distributed in a two-dimensional fashion with a Gaussian uv-distribution with a dispersion of 300 m, a shortest Basislinie of 29 m and a longest Basislinie of 1 km.
• Eine äußere Komponente mit 30% der Antennen. These are also distributed in a two-dimensional Gaussian uv-distribution with a dispersion of 2 500 m and a longest Basislinie of 8 km.

Für Phase 2 werde sieben weitere Antennen hinzugefügt um die längste Basislinie auf etwa 20 km zu vergrößern.

Bauplanung

Um Erfahrung im Bau mit Interferometrieteleskopen zu sammeln konstruierten die Mitglieder des Karoo Array Telescope den Phased Experimental Demonstrator (PED) am South African Astronomical Observatory in Kapstadt zwischen 2005 und 2007.

Im Jahr 2007 wurde das eXperimental Development Model Telescope (XDM) am Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory gebaut um als Testumgebung für MeerKAT zu dienen.

Construction of the MeerKAT Precursor Array (MPA – also known as KAT-7), on the site started in August 2009. In April 2010 four of the seven first dishes were linked together as an integrated system to produce its first interferometric image of an astronomical object. In Dec 2010, there was a successful detection of Very Long Baseline Interferometry fringes between the Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory 26 m dish and one of the KAT-7 dishes.

Despite original plans to complete MeerKAT by 2012, construction was suspended in late 2010 due to budget restructure. Science Minister Naledi Pandor denied the suspension marked any setback to the SKA project or 'external considerations'. MeerKAT construction received no funding in 2010/11 and 2011/12. The 2012 South African National Budget projected that just 15 MeerKAT antennas would be completed by 2015.

Das letzte der Stahlbeton-Fundamente für die MeerKAT-Antennen wurde am 11. Februar 2014 fertig gestellt. Fast 5000 m² Beton und über 570 Tonnen Stahl wurden beim Bau der 64 Antennenbasen über einen Zeitraum von 9 Monaten verwendet.

Die Fertigstellung MeerKAT fand in drei Phasen statt: The first phase will include all the antennas but only the first receiver will be fitted. Eine Verarbeitungsbandbreite von 750 MHz war verfügbar. For the second and third phases, the remaining two receivers will be fitted and the processing bandwidth will be increased to at least 2 GHz, with a goal of 4 GHz. With construction of all sixty-four MeerKAT antennas complete, verification tests have begun to ensure the instruments are functioning correctly. Following this, MeerKAT will be commissioned in the second half of 2018 with the array then coming online for science operations.

MeerKAT-Phasenzeitplan

	2011 Vorstufe (KAT-7)	2016 MeerKAT Phase 1	2018 MeerKAT Phase 2 und 3
Anzahl an Antennen	7	64	64
Empfängerbänder (GHz)	0,9 – 1,6	1,00 – 1,75	0,58 – 1,015 1,00 – 1,75 8 – 14,5
max. verarbeitete Bandbreite (GHz)	0,256	0,75	2 (Ziel: 4)
max. Basislinie (km)	0,2	8	20
min. Basislinie (m)	20	29	29

Wissenschaftliche Ziele

Die wissenschaftlichen Ziele der MeerKAT-Beobachtungen befinden sich im Einklang mit der ersten Phase des SKA, und bestätigen MeerKATs Bestimmung als SKA-Vorläuferinstrument. Fünf Jahre der Beobachtungszeit MeerKATs wurden führenden Astronomen zugeteilt.

Wissenschaftliche Projekte	Führende Forscher
Überprüfen von Einstein's Gravitationstheorie und Gravitationswellentheorie – Untersuchen der Physik von Neutronensternen durch Beobachtungen von Pulsaren.	Prof Matthew Bailes, Swinburne Centre for Astrophysics and Supercomputing, Australia
LADUMA (Looking at the Distant Universe with the MeerKAT Array) – Eine ultratiefe Vermessung des neutralen Wasserstoffgases im frühen Universum.	Dr Sarah Blyth, University of Cape Town, South Africa Dr Benne Holwerda, European Space Agency, The Netherlands Dr Andrew Baker, Rutgers University, United States
MESMER (MeerKAT Search for Molecules in the Epoch of Reionization) – Suche nach CO bei großer Rotverschiebung (z>7) um die Rolle von molekularem Wasserstoff im frühen Universum zu untersuchen.	Dr Ian Heywood, University of Oxford, United Kingdom
MeerKAT Absorptionslinienmessung von atomarem Wasserstoff und OH-Linien in absorption against entfernter continuum Quellen (OH-Linienverhältnisse könnten Hinweise in Bezug auf Änderungen der fundamentalen Konstanten im frühen Universum geben).	Dr Neeraj Gupta, ASTRON, The Netherlands Dr Raghunathan Srianand, Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics, India
MHONGOOSE (MeerKAT HI Observations of Nearby Galactic Objects: Observations of Southern Emitters) – Untersuchungen zu verschiedenen Arten von Galaxien, Dunkle Materie und dem kosmischen Netz.	Prof Erwin de Blok, University of Cape Town, South Africa
TRAPUM (Transients and Pulsars with MeerKAT) – Suche und Untersuchung neuer und fremdartiger Pulsare.	Dr Benjamin Stappers, Jodrell Bank Centre for Astrophysics, United Kingdom Prof Michael Kramer, Max Planck Institute for Radio Astronomy, Germany
A MeerKAT HI Survey of the Fornax Cluster (Galaxienbildung und Evolution in Clusterumgebungen).	Dr Paolo Serra, ASTRON, The Netherlands
MeerGAL (MeerKAT High Frequency Galactic Plane Survey) – Galaktische Struktur, Dynamik und Verteilung ionisierten Gases, Rekombinationslinien, interstellare molekulares Gas und Maser.	Dr Mark Thompson, University of Hertfordshire, United Kingdom Dr Sharmila Goedhart, SKA South Africa, South Africa
MIGHTEE (MeerKAT International GigaHertz Tiered Extragalactic Exploration survey) – Tiefenkontinuumsbeobachtungen der ältesten Radiogalaxien.	Dr Kurt van der Heyden, University of Cape Town, South Africa Dr Matt Jarvis, University of the Western Cape, South Africa and the University of Hertfordshire, United Kingdom
ThunderKAT (The Hunt for Dynamic and Explosive Radio Transients with MeerKAT) – Die Suche nach z.B. Gammablitzen, Novae und Supernovae, sowie neuen Arten von transienten Radioquellen.	Prof Patrick Woudt, University of Cape Town, South Africa Prof Rob Fender, University of Southampton, United Kingdom

MeerKAT wird ebenfalls an globalen VLBI-Messungen mit allen großen Radioastronomieobservatorien rund um die Welt teilnehmen und wird damit erheblich zur Empfindlichkeit des globalen VLBI-Netzwerks beitragen. Weitere potentielle wissenschaftliche Ziele für MeerKAT sind die Teilnahme an der Suche nach extraterrestrischer Intelligenz und die Zusammenarbeit mit der NASA beim Herunterladen von Informationen von Raumsonden.

Siehe auch

• Australian Square Kilometre Array Pathfinder
• Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory
• Karoo
• Liste von Radioteleskopen
• Precision Array for Probing the Epoch of Reionization
• South African Astronomical Observatory für optische Astronomie in Südafrika
• Square Kilometer Array

Weblinks

• SKA South Africa
• eXperimental Development Model (XDM) at Hartebeeshoek
• YouTube: Square Kilometre Array