La capacidad de banda 10 del radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ya está operativa, según esta respuesta . Eso lo confirma First Science de NRAO con las capacidades de frecuencia más alta de ALMA .
Según este sitio, las bandas y frecuencias de ALMA son las siguientes:
band wavelength noise frequency
(mm) (K) (GHz)
1 6.0 - 8.5 26 35 - 50
2 3.3 - 4.5 47 65 - 90
3 2.6 - 3.6 60 84 - 116
4 1.8 - 2.4 82 125 - 163
5 1.4 - 1.8 105 163 - 211
6 1.1 - 1.4 136 211 - 275
7 0.8 - 1.1 219 275 - 373
8 0.6 - 0.8 292 385 - 500
9 0.4 - 0.5 261 602 - 720
10 0.3 - 0.4 344 787 - 950
¡900 GHz (0,9 THz) es una frecuencia bastante alta para un receptor de radio! Cada plato de ALMA reduce la frecuencia recibida a una banda base de unos pocos GHz antes de digitalizarlos y enviarlos al correlador para la interferometría digital, pero aún necesita un oscilador local ultraestable (LO) para la conversión descendente, y todos los LO de todos los platos deben ser mutuamente coherentes. ¡Eso es toda una hazaña teniendo en cuenta que pueden estar separados por decenas de kilómetros!
Pregunta: ¿Cómo produce ALMA osciladores locales de ~THz estables y mutuamente coherentes para todos sus platos?
Como se sugiere en esta respuesta parcial a la pregunta ¿Cómo implementa la interferometría el Event Horizon Telescope? los discos duros recopilan datos digitales convertidos por relojes atómicos locales, probablemente utilizando GPS como referencia secundaria, y luego se llevan a una ubicación central para el análisis posterior.
Supongo que pasan una cantidad significativa de tiempo tratando de reconstruir la coherencia al nivel de milímetro (picosegundo), pero esa opción no está disponible para ALMA ya que los datos se registran continuamente en una gran fracción de 24/7, y el enorme volumen de datos en un lugar donde los discos duros magnéticos no funcionan es abrumador. Así que necesitan hacerlo bien la primera vez.
ALMA produce ~THz LO (osciladores locales) estables y mutuamente coherentes para todas las antenas al...
¡Usando un solo LO central y conectándolo a cada antena a través de un cable de fibra óptica! La fibra se expande y contrae debido a las fluctuaciones de temperatura, por lo que se utiliza un sistema láser para la calibración entre las antenas. Si puede creerlo, alargan o acortan manualmente la fibra a cada antena para ajustar la contracción/expansión. El LO para las observaciones de alta frecuencia de ALMA requiere una precisión de femtosegundos.
Echa un vistazo a este youtube para una explicación más completa de lo que podría proporcionar:
Notas:
Creo que esta es una excelente pregunta, ya que resolver el problema de sincronización de LO para observaciones de alta frecuencia fue uno de los problemas técnicos y de ingeniería más difíciles asociados con la puesta en línea de todas las capacidades de ALMA.
Construyendo y diseñando interferómetros hace décadas, siempre recordamos que la luz viaja alrededor de un pie por nanosegundo. Para obtener una precisión de femtosegundos para la sincronización, tienen que ajustar las longitudes de fibra por micrómetro. Picosegundos? ¡Nadie tiene tiempo para eso!
El video muestra y explica detalles de cómo la señal LO incluida en el láser modulado se divide y luego se distribuye por fibra óptica a cada elemento de la matriz. De la explicación en la página del video:
La electrónica compleja une con precisión las detecciones de ondas individuales de ALMA en un solo conjunto de datos. El primer paso en este proceso es tener medidas exactas de dónde y cuándo la antena captó sus ondas. En cada antena hay un reloj que marca la hora de los datos utilizando una especie de metrónomo atómico, o dispositivo de seguimiento del ritmo, que se encuentra cerca de la supercomputadora. Las ondas de cronometraje de este oscilador central se transmiten a cada una de las antenas de ALMA. A bordo de las antenas, un oscilador local inyecta este ritmo de cronometraje en un mezclador microscópico con las ondas que pasan por el receptor, y una señal mezclada se digitaliza y se envía de regreso a lo largo de la fibra a la supercomputadora.
Las señales de cronometraje generadas por el oscilador local central se envían a través de fibra óptica, lo que presenta un desafío adicional. La longitud de la fibra óptica puede variar con la temperatura, pero para lograr el increíble nivel de precisión que requiere ALMA, la longitud de la fibra no debe cambiar en más de una millonésima de milímetro en toda la distancia de 15 kilómetros hasta el punto más lejano. antena. La estabilización de la longitud de la fibra óptica es otro trabajo del oscilador local central.
roger madera
UH oh