¿Cómo interactúan las fuentes de matriz en fase de plano focal de ASKAP con toda la fase de matriz?

ASKAP de Sky & Telescope se une a la búsqueda de ráfagas misteriosas dice:

Un nuevo telescopio, el Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), se ha unido a la búsqueda de ráfagas de radio rápidas, enérgicas y elusivas. Y en tan solo unos días de buscar, ¡ya ha tenido éxito!

Más adelante, el artículo entra en detalles sobre ASKAP:

Sin embargo, un nuevo jugador ahora está en escena y ya ha tenido un gran éxito. ASKAP es un radiotelescopio de campo amplio compuesto por un conjunto de antenas de 12 metros. Utilizando la tecnología de alimentación de matriz en fase, ASKAP puede observar instantáneamente un área efectiva de 160 grados cuadrados, ¡un campo enorme en comparación con los 0,6 grados cuadrados de Parkes! Esta capacidad aumenta significativamente nuestras posibilidades de detectar ráfagas de radio rápidas.

El artículo se vincula a La detección de una ráfaga de radio extremadamente brillante y rápida en una encuesta de alimentación de matriz en fase que no tiene un muro de pago y contiene una discusión sobre la matriz.

¡Esto suena muy interesante! Es una matriz de antenas en fase, pero en el plano focal de cada antena también hay una matriz de receptores en fase.

Esto es diferente a simplemente agregar una matriz de bocinas de alimentación y receptores independientes como he discutido en mi pregunta sin respuesta sorprendentemente robusta ¿ Cuál es la matriz de plano focal de granularidad más alta en un radiotelescopio de plato? ¿O es este el ÚNICO? donde los receptores miden la intensidad como píxeles, de manera similar a una cámara (de ahí la astrophotographyetiqueta colocada allí de manera contradictoria).

Aquí, cada plano focal está equipado con una verdadera matriz en fase, donde, si entiendo correctamente, las relaciones de fase entre los elementos en el plano focal se mantienen y registran.

De acuerdo con Australian Square Kilometer Array Pathfinder de Wikipedia y Australian Square Kilometer Array Pathfinder - Fast Facts de CSIRO, hay 36 platos separados de 12 metros en todo el conjunto, y el plano focal de cada plato está equipado con un conjunto de fase de plano focal de 188 elementos. . 188 × 36 = 6768 canales, sin contar las polarizaciones porque no se si en este caso son canales separados.

Eso requeriría un correlador bastante fuerte si el análisis se hiciera plano, sin ninguna jerarquía en el cálculo. Este es un pionero para el SKA, por lo que es importante superar los límites, pero me gustaría saber cómo se maneja esta gran cantidad de señales. ¿Hay procesamiento previo?

Pregunta: ¿Cómo interactúan los feeds de matriz en fase en cada plato del ASKAP con la fase de matriz completa?

No estoy seguro de si la "matriz de plano focal" está ubicada precisamente en el plano focal o no. Si lo fuera, entonces una fuente dada en el cielo produciría señales en solo uno, o en un pequeño grupo de receptores, ¡y no en todo el conjunto del plano focal! Normalmente se usa una matriz en fase en lugar de un sistema de imágenes, por lo que debe haber algo más interesante aquí, ¿quizás solo las correlaciones del vecino más cercano y el vecino más cercano dentro de la matriz del plano focal pero una correlación completa entre los platos?

¿Cómo funciona realmente esta cosa?

abajo x2: Recortado de CSIRO ScienceImage 2161 Primer plano de un telescopio de radioastronomía con varios más en el fondo .

recortado de "CSIRO ScienceImage 2161 Primer plano de un telescopio de radioastronomía con varios más en el fondo"

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Respuestas (1)

Las fuentes de matriz en fase (PAF) en ASKAP están ubicadas en el plano focal. Los ASKAP PAF tienen 188 receptores y, a partir de esta formación de haces digitales, se crearán 36 haces independientes en el cielo. Se puede encontrar más información en CSIRO . Luego, la imagen se realiza escaneando el plato (o dejando que el cielo ruede por encima). El escaneo se puede hacer mucho más rápido que con un solo receptor.

Es importante no confundir estos haces independientes con el propósito de la matriz en sí. La principal razón para usar una matriz es la interferometría. Usamos una matriz para este propósito para tener múltiples líneas de base (la distancia entre las antenas). Tener múltiples líneas de base permite que el telescopio 'vea' la estructura de varias resoluciones angulares. Es cierto que puede usar la matriz en un modo de "ojo de mosca", y luego cada plato proporciona 36 haces independientes. En este modo, incluso áreas más grandes del cielo se pueden escanear rápidamente. Esto es útil para buscar eventos transitorios como ráfagas de radio rápidas.

Por lo tanto, la fase dentro del PAF debe correlacionarse y los haces deben formarse digitalmente, y luego las señales de cada plato deben correlacionarse. ¡Una tarea enorme de hecho! El desglose informático de ASKAP se proporciona aquí . Se ha construido una nueva supercomputadora (Pawsey) en WA con el fin de procesar datos ASKAP.

¡Gracias por tu útil respuesta! Todavía estoy tratando de entender cómo se hace realmente la fase. Desfase dentro de un conjunto de plano focal para la formación del haz y para cada dirección de haz dada, ajuste de fase entre antenas dentro del conjunto completo. Estoy siguiendo los enlaces que has enumerado hasta ahora y leyendo más.
¡No hay problema! No estaba seguro de a qué nivel lanzar mi respuesta. Si hay algo que mencioné que le gustaría que ampliara, o si desea algunas referencias adicionales, hágamelo saber.
¡Muchas gracias! Después de escribir la pregunta, leí más y me di cuenta de que el trabajo inicial se realizó a una frecuencia relativamente baja de aproximadamente 900 MHz, donde el primer mínimo del disco Airy está en la friolera de 2°. Esta es la razón por la cual, incluso en el plano focal, una onda del plano incidente aún excitará suficientes alimentaciones para que la fase del plano focal sea útil. Luego se forman haces de forma sintética por apodización de fase.
Por "... ¿las alimentaciones de la matriz en fase del plano focal interactúan con toda la fase de la matriz?" Quiero decir, por ejemplo, ¿los haces en una antena determinada se sintetizan primero, luego, por separado, la interferometría de matriz proporciona resolución dentro de cada haz sintetizado básicamente como dos pasos separados, o la interferometría se realiza en un proceso más sofisticado de un solo paso, combinando múltiples alimentaciones de todos los telescopios simultáneamente? Este último sería más interesante desde el punto de vista matemático, pero también potencialmente mucho más exigente en cuanto al ancho de banda de la fibra y el cálculo del correlacionador.
¿Cómo interactúan las fuentes de matriz en fase de plano focal de ASKAP con toda la fase de matriz?
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