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    探测宇宙的新起点?研制出独特无线电接收器,一种全新的天文仪器

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    • 多国科学家共同研制了一种独创的无线电接收器DESHIMA(深谱高红移绘图仪),并成功地用无线电接收器DESHIMA获得了第一批光谱和图像。DESHIMA结合了宇宙无线电波的广泛频率范围并将其分散到不同频率的能力,展示了其独特的能力,可以有效地测量到最遥远的天体距离,以及绘制出附近宇宙云中各种分子的分布。Deshima(或“Dejima”)是建于17世纪中叶的贸易站,现在用创新的纳技术为一个新世界,广阔的宇宙打开了另一扇窗。

      探测宇宙的新起点?研制出独特无线电接收器,一种全新的天文仪器

      德尔夫特理工大学研究员、DESHIMA项目负责人安藤彰(Akira Endo)说:DESHIMA是一种全新的天文仪器,可以用它绘制出早期宇宙的三维地图。DESHIMA独特之处在于它可以将无线电波大频率范围分散到不同的频率

      DESHIMA的瞬时频率宽度(332-377 GHz)比阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)使用的接收机宽五倍以上。将宇宙无线电波分散到不同的频率或光谱中,是提取宇宙各种信息的一项重要技术。

      探测宇宙的新起点?研制出独特无线电接收器,一种全新的天文仪器

      由于不同的分子以不同频率发射无线电波,光谱观察能告诉我们某天体的组成成分。此外,宇宙膨胀降低了测量到的频率,而测量固有频率的频移为我们提供了到遥远物体的距离。名古屋大学副教授田村洋一(Yoichi Tamura)表示:目前已有许多具有光谱能力的无线电接收器,但一次观测的覆盖频率范围相当有限。另一方面,DESHIMA在频率范围宽度和光谱性能之间实现了理想的平衡。在这种独特能力背后是创新的纳米技术,研究小组开发了一种特殊的超导电路——滤波器组。

      探测宇宙的新起点?研制出独特无线电接收器,一种全新的天文仪器

      其中无线电波被分散到不同的频率,就像配送中心的分拣输送机。在“信号传送带”的末端,装有敏感的微波动电感检测器(MKID),对分散的信号进行定位和检测。DESHIMA是世界上第一个将这两种技术结合在一块芯片上的仪器,用来探测来自宇宙的无线电波。作为第一次测试观测,DESHIMA被安装在一个10米的亚毫米望远镜上,这是国家天文台(NAOJ)在智利北部操作的阿塔卡马亚毫米望远镜实验(ASTE)。第一个目标活动星系vv114,到银河系的距离已经被测量到为2.9亿光年

      探测宇宙的新起点?研制出独特无线电接收器,一种全新的天文仪器

      DESHIMA成功地探测到了来自星系中一氧化碳分子的信号,其频率与宇宙膨胀的预期频率相符。当天文学家试图探测距离未知遥远物体发出的无线电辐射时,通常会扫过一定的频率范围。使用传统的窄带宽无线电接收机,需要重复观测,同时稍微改变频率。相比之下,宽带DESHIMA大大提高了发射搜索的效率,并帮助研究人员绘制出遥远星系的地图。DESHIMA的高性能也已被证实用于观察银河系附近分子云

      探测宇宙的新起点?研制出独特无线电接收器,一种全新的天文仪器

      DESHIMA同时捕捉并成像猎户座星云中CO、formyl离子(HCO+)和氰化氢(HCN)三种分子的发射信号分布。研究小组的目标是进一步提高DESHIMA能力,东京大学教授Kotaro Kohno说:目标是扩大频宽,提高灵敏度,并开发出一种16像素的无线电摄像机,未来DESHIMA将是各个天文学领域的一个重要起点,其研究成果发表在《自然天文》期刊上。

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