TELESCOPO CLASS: Una Finestra sulla Storia Cosmica
CLASS studia il fondo cosmico a microonde per svelare intuizioni sull'universo primordiale.
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Indice
Il Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS) è un sistema di telescopi situato nel deserto di Atacama in Cile. Il suo obiettivo principale è studiare la Radiazione Cosmica di Fondo a Microonde (CMB), che è la radiazione residua del Big Bang. Questo telescopio misura la Polarizzazione della CMB, offrendo spunti sull'universo primordiale e sulla fisica fondamentale.
Design del telescopio
Il telescopio CLASS è composto da diversi elementi. Le caratteristiche principali includono grandi specchi che raccolgono la luce e un dispositivo specializzato chiamato modulatore di polarizzazione a ritardo variabile (VPM). Il VPM è fondamentale per modulare la luce in arrivo e permettere Misurazioni di polarizzazione accurate.
Il design assicura che la luce si riflette prima sullo specchio primario prima di raggiungere il VPM. Dopo la modulazione, la luce viene ulteriormente focalizzata da lenti aggiuntive e diretta ai rivelatori che misurano i segnali della CMB.
Storia operativa
CLASS ha iniziato a osservare a luglio 2018, raccogliendo dati per oltre tre anni. Durante questo periodo, è stato cruciale nella misurazione della polarizzazione della CMB, che è un aspetto chiave per comprendere i fenomeni cosmici, incluso l'inflazione-l'espansione rapida dell'universo dopo il Big Bang.
Calibration e puntamento
Per ottenere risultati precisi, il telescopio deve sapere esattamente dove sta puntando. Questo viene realizzato attraverso una Calibrazione regolare utilizzando oggetti celesti luminosi come la Luna e Giove. Il telescopio tiene traccia di questi oggetti mentre sorgono e tramontano, assicurandosi di mantenere una precisione di puntamento precisa.
I dati raccolti indicano che gli errori di puntamento del telescopio sono piuttosto piccoli, tipicamente solo una frazione della larghezza del fascio principale. Questo alto livello di precisione è vitale per misurazioni affidabili della CMB.
Profilo del fascio e misurazioni
Il profilo del fascio descrive come la luce del telescopio si raccoglie e si diffonde. Le misurazioni fatte dalla Luna permettono agli scienziati di comprendere la forma del fascio e come influisce sulle osservazioni.
La larghezza e la forma del fascio sono caratterizzate utilizzando diversi metodi, e qualsiasi irregolarità viene annotata. Una misurazione tipica potrebbe indicare che la larghezza del fascio è leggermente più ampia del previsto, il che può influenzare il segnale ricevuto dalla CMB.
Performance di polarizzazione
Uno dei principali compiti di CLASS è misurare la polarizzazione della radiazione cosmica di fondo a microonde. Questa polarizzazione porta informazioni sulle condizioni dell'universo primordiale e può aiutare a determinare vari parametri cosmologici.
Le misurazioni di polarizzazione di CLASS aiuteranno gli scienziati a capire la fisica dell'inflazione e la natura dell'espansione dell'universo. Questo si ottiene analizzando i modelli di polarizzazione nella CMB, che possono essere scomposti in diversi componenti.
Dati e analisi
Negli anni, CLASS ha raccolto una quantità significativa di dati. Questi dati riguardano non solo l'intensità della CMB ma anche il suo stato di polarizzazione.
L'analisi comporta il confronto delle misurazioni provenienti da diversi rivelatori e la correzione per eventuali effetti strumentali che potrebbero introdurre errori. Il team esegue simulazioni per garantire che i loro modelli riflettano accuratamente le condizioni reali osservate.
Sistematiche ed errori
In qualsiasi misurazione scientifica, ci possono essere Errori sistematici che influenzano i risultati. Per CLASS, una delle preoccupazioni è come la luce dispersa e i riflessi potrebbero influenzare le misurazioni.
Per mitigare questi problemi, sono state impiegate varie tecniche, incluso il design dei baffle del telescopio e l'uso di materiali assorbenti per ridurre la luce dispersa. Vengono effettuati controlli regolari per garantire che queste sistematiche non influenzino significativamente i risultati.
Osservazioni future
Guardando avanti, CLASS prevede di continuare le sue osservazioni e migliorare le sue tecniche di misurazione. Il telescopio è attrezzato per esplorare ulteriori dettagli sulla CMB e sulla sua polarizzazione. I progressi nella tecnologia e nella metodologia miglioreranno la sua capacità di raccogliere dati su scale angolari più grandi.
Le prossime osservazioni affineranno la comprensione di come si sono formate e evolute le strutture cosmiche, contribuendo ulteriormente al campo più ampio della cosmologia.
Conclusione
Il telescopio CLASS gioca un ruolo critico nell'astrofisica moderna, illuminando l'universo primordiale attraverso le sue misurazioni della radiazione cosmica di fondo. Con osservazioni continue e calibrazioni accurate, promette di migliorare la nostra comprensione del cosmo e delle forze fondamentali che lo modellano.
In sintesi, CLASS è più di un semplice telescopio; è uno strumento chiave per svelare la storia delle origini del nostro universo, rivelando l'intricata danza di luce e fenomeni cosmici che è iniziata miliardi di anni fa.
Titolo: Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS): 90 GHz Telescope Pointing, Beam Profile, Window Function, and Polarization Performance
Estratto: 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.
Autori: 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
Ultimo aggiornamento: 2024-07-30 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://arxiv.org/abs/2308.13309
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.13309
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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