CLASE Telescopio: Una Ventana a la Historia Cósmica
CLASS investiga el fondo cósmico de microondas para revelar secretos del universo temprano.
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Tabla de contenidos
El Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS) es un sistema de telescopios situado en el Desierto de Atacama en Chile. Su objetivo principal es estudiar el Fondo Cósmico de Microondas (CMB), que es la radiación residual del Big Bang. Este telescopio mide la Polarización del CMB, ofreciendo información sobre el universo temprano y la física fundamental.
Diseño del Telescopio
El telescopio CLASS está compuesto por varios elementos. Las características principales incluyen espejos grandes que recogen luz y un dispositivo especializado llamado modulador de polarización de retardo variable (VPM). El VPM es esencial para modular la luz entrante y permitir mediciones precisas de polarización.
El diseño asegura que la luz primero se refleje en el espejo primario antes de llegar al VPM. Después de la modulación, la luz se enfoca aún más con lentes adicionales y se dirige a los detectores que miden las señales del CMB.
Historia Operativa
CLASS comenzó a observar en julio de 2018, recogiendo datos durante más de tres años. Durante este tiempo, ha sido clave para medir la polarización del CMB, un aspecto fundamental para entender fenómenos cósmicos, incluyendo la inflación, que es la rápida expansión del universo después del Big Bang.
Calibración y Apuntado
Para obtener resultados precisos, el telescopio debe saber exactamente dónde está apuntando. Esto se logra a través de calibraciones regulares usando objetos celestes brillantes como la Luna y Júpiter. El telescopio sigue estos objetos mientras salen y se ponen, asegurando que mantenga una precisión de apuntado exacta.
Los datos recogidos indican que los errores de apuntado del telescopio son bastante pequeños, típicamente solo una fracción del ancho del haz principal. Este alto nivel de precisión es vital para mediciones confiables del CMB.
Perfil del Haz y Mediciones
El perfil del haz describe cómo la luz del telescopio se recoge y se expande. Las mediciones tomadas de la Luna permiten a los científicos entender la forma del haz y cómo afecta las observaciones.
El ancho y la forma del haz se caracterizan utilizando diferentes métodos, y se anotan cualquier irregularidad. Una medición típica podría indicar que el ancho del haz es un poco más ancho de lo esperado, lo que puede afectar la señal recibida del CMB.
Rendimiento de Polarización
Una de las tareas principales de CLASS es medir la polarización del fondo cósmico de microondas. Esta polarización lleva información sobre las condiciones del universo temprano y puede ayudar a determinar varios parámetros cosmológicos.
Las mediciones de polarización de CLASS ayudarán a los científicos a entender la física de la inflación y la naturaleza de la expansión del universo. Esto se logra analizando los patrones de polarización en el CMB, que pueden descomponerse en diferentes componentes.
Datos y Análisis
A lo largo de los años, CLASS ha recopilado una cantidad significativa de datos. Estos datos incluyen no solo la intensidad del CMB, sino también su estado de polarización.
El análisis implica comparar las mediciones de diferentes detectores y corregir cualquier efecto instrumental que pueda introducir errores. El equipo realiza simulaciones para asegurarse de que sus modelos reflejen con precisión las condiciones del mundo real observadas.
Sistemáticas y Errores
En cualquier medición científica, pueden existir Errores sistemáticos que afectan los resultados. Para CLASS, una de las preocupaciones es cómo la luz reflejada y errante podría influir en las mediciones.
Para mitigar estos problemas, se emplearon varias técnicas, incluyendo el diseño de las pantallas del telescopio y el uso de materiales absorbentes para reducir la luz errante. Se realizan verificaciones regulares para asegurar que estas sistemáticas no afecten significativamente los resultados.
Observaciones Futuras
De cara al futuro, CLASS planea continuar con sus observaciones y mejorar sus técnicas de medición. El telescopio está equipado para explorar más detalles sobre el CMB y su polarización. Los avances en tecnología y metodología mejorarán su capacidad para recoger datos en escalas angulares más grandes.
Las observaciones venideras refinarán la comprensión de cómo se formaron y evolucionaron las estructuras cósmicas, contribuyendo aún más al campo más amplio de la cosmología.
Conclusión
El telescopio CLASS juega un papel crítico en la astrofísica moderna, iluminando el universo temprano a través de sus mediciones del fondo cósmico de microondas. Con observaciones continuas y una calibración cuidadosa, promete mejorar nuestra comprensión del cosmos y las fuerzas fundamentales que lo moldean.
En resumen, CLASS es más que un simple telescopio; es un instrumento clave para desentrañar la historia de los orígenes de nuestro universo, revelando la intrincada danza de luz y fenómenos cósmicos que comenzó hace miles de millones de años.
Título: Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS): 90 GHz Telescope Pointing, Beam Profile, Window Function, and Polarization Performance
Resumen: The Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS) is a telescope array that observes the cosmic microwave background (CMB) over ~75% of the sky from the Atacama Desert, Chile, at frequency bands centered near 40, 90, 150, and 220 GHz. CLASS measures the large angular scale CMB polarization to constrain the tensor-to-scalar ratio and the optical depth to last scattering. This paper presents the optical characterization of the 90GHz telescope, which has been observing since July 2018. Observations of the Moon establish the pointing while dedicated observations of Jupiter are used for beam calibration. The standard deviations of the pointing error in azimuth, elevation, and boresight angle are 1.3, 2.1, and 2.0 arcminutes, respectively, over the first 3 years of observations. This corresponds to a pointing uncertainty ~7% of the beam's full width at half maximum (FWHM). The effective azimuthally-symmetrized instrument 1D beam estimated at 90 GHz has an FWHM of 0.620+/-0.003 deg and a solid angle of 138.7+/-0.6(stats.)+/-1.1(sys.) usr integrated to a radius of 4 deg. The corresponding beam window function drops to b_ell^2 = 0.93, 0.71, 0.14 at ell = 30, 100, 300, respectively. Far-sidelobes are studied using detector-centered intensity maps of the Moon and measured to be at a level of 10^-3 or below relative to the peak. The polarization angle of Tau A estimated from preliminary survey maps is 149.6+/-0.2(stats.) deg in equatorial coordinates. The instrumental temperature-to-polarization (T-to-P) leakage fraction, inferred from per-detector demodulated Jupiter scan data, has a monopole component at the level of 1.7 x 10^-3, a dipole component with an amplitude of 4.3 x 10^-3, with no evidence of quadrupolar leakage.
Autores: Rahul Datta, Michael K. Brewer, Jullianna Denes Couto, Joseph Eimer, Yunyang Li, Zhilei Xu, Aamir Ali, John W. Appel, Charles L. Bennett, Ricardo Bustos, David T. Chuss, Joseph Cleary, Sumit Dahal, Francisco Espinoza, Thomas Essinger-Hileman, Pedro Fluxá, Kathleen Harrington, Kyle Helson, Jeffrey Iuliano, John Karakla, Tobias A. Marriage, Sasha Novack, Carolina Núñez, Ivan L. Padilla, Lucas Parker, Matthew A. Petroff, Rodrigo Reeves, Karwan Rostem, Rui Shi, Deniz A. N. Valle, Duncan J. Watts, Janet L. Weiland, Edward J. Wollack, Lingzhen Zeng
Última actualización: 2024-07-30 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2308.13309
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.13309
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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