ナンチャイ電波天文台
ナンチャイ電波天文台
ナンチャイ大電波望遠鏡の副鏡
別名ナンカイ駅
位置ナンセ、シェール、サントル＝ヴァル・ド・ロワール、フランス首都圏、フランス
座標北緯47度22分50秒、東経2度11分42秒 / 北緯47.38042度、東経2.19503度 / 47.38042; 2.19503
Webサイトwww.obs-nancay.fr​​
望遠鏡
ナンセー電波天文台はフランスにあります
ナンチャイ電波天文台
ナンチャイ電波観測所の位置
地図
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ナンセ電波天文台（フランス語：Station de Radioastronomie de Nançay ）は1956年に開設され、パリ天文台の一部であり、オルレアン大学とも提携しています。フランスのソローニュ地方シェール県に位置しています。この観測所は複数の観測機器で構成されています。中でも最も象徴的なのは、世界最大級の電波望遠鏡の一つである大型デシメトリック電波望遠鏡です。また、T字型アレイの電波ヘリオグラフや、波長3メートルから30メートルで動作するデカメトリックアレイも長年にわたり使用されています。

歴史

電波天文学は第二次世界大戦後、専門家や余剰機器が民間で利用できるようになったことで発展しました。エコール・ノルマル・シュペリウールには、戦時中にイギリスがドイツから接収した直径7.5メートルのヴュルツブルク・リーゼ3台が贈られました。これらは当初、マルクーシにあるフランス海軍の研究センターに設置されました。[ 1 ]

ナンサイにあるヴュルツブルク リーゼ アンテナの 1 つ。

電波天文学には、1.5～2kmの距離に広がる、あるいはかなり大きなアンテナを設置し、人間の技術による不要な電波を避けるために、広大で平坦な遠隔地の観測地が必要であることが認識されていました。ナンチャイ近郊の150ヘクタールの森林地帯が利用可能となり、1953年に購入されました。当初は、単発のアンテナや干渉計など、様々な小型機器が設置されました。幅6メートルの鉄道線路が東西と南北に1本ずつ建設され、赤道儀に設置された40トンのヴュルツブルクアンテナを運ぶことになりました。[ 1 ]

現在のヘリオグラフの前身は、東西1500メートルの基線に沿って直径5メートルのアンテナ16基が均等に配置され、南北には直径6メートルのアンテナ8基が一列に配置されていました。観測周波数は169MHz（波長1.77メートル）でした。[ 2 ]

1951年に21cm線が発見され、星間および銀河系外からの放射と吸収の観測が可能になる見通しが立った後、より感度の高い電波望遠鏡の必要性が高まりました。望遠鏡の大型化によって、より高い角度分解能も実現可能となるからです。この「大型電波望遠鏡」の計画は、1956年にジョン・D・クラウスが設計したものです。この設計により、可動部品をそれほど必要とせずに、広い集光面積と高い分解能を実現できました。欠点は、子午線方向への設置に制限されることと、高度方向の分解能が方位角方向よりもはるかに粗くなる非対称な角度分解能でした。高度制御は当初非常に困難でした。[ 1 ]

大型電波望遠鏡

大型電波望遠鏡の配置図。
主鏡と焦点キャビン。
傾斜主鏡の裏側。
球面副鏡。
可動式の焦点キャビン。

大型電波望遠鏡（フランス語：le Grand Radiotélescope、愛称：le Grand Miroir [ 3 ]）は、1960年から1965年にかけて建設されました。[ 4 ]当初は、主鏡と副鏡の中央20%のみが概念実証として設置されました。鏡は1964年に現在の最大サイズまで拡張され、1965年にシャルル・ド・ゴール大統領によって正式に開局されました。科学観測は1967年に開始されました。

この大型電波望遠鏡は、クラウス型設計のトランジット望遠鏡である。施設の北端にある主鏡は、幅200m、高さ40mの平面鏡である。これは観測対象の高度に合わせて傾斜させることができる。主鏡は、幅20mのセグメント5つで構成され、それぞれの質量は40tである。電波は水平に反射され、南に460m離れた副鏡に入射する。副鏡の形状は、幅300m、高さ35mの球面の一部分である。副鏡は、電波を北に280m、主鏡までの距離の約60%にある焦点に反射する。焦点には、さらに鏡と受信機を備えたキャビンが設置されている。観測中、キャビンは西から東に移動され、子午線通過の周りを約1時間にわたって観測対象を追跡する。[ 4 ] [ 1 ]

主鏡と副鏡は、12.5 mmの穴を持つ金属金網でできています。反射面の精度は4 mmで、約8 cm以上の波長で使用できます。したがって、この望遠鏡は、中性原子状水素（HI）の21 cmスペクトル線とOHラジカルの18 cmスペクトル線を含むデシメートル波用に設計されています。[ 4 ]

電波検出器は受信機からのノイズを低減し、天体放射に対する 感度を向上させるために 20 K まで冷却されます。

この大型電波望遠鏡は、1.1GHzから3.5GHzの周波数範囲で、連続波放射およびスペクトル放射・吸収線を観測します。自己相関分光計は、それぞれ1024チャンネル、0.3kHzのスペクトル分解能で、異なる周波数で8つのスペクトルを観測できます。この装置は、特に大規模な統計調査や輝度の変動する天体の監視に適しています。[ 3 ]

観測プロジェクトには以下のものがある: [ 4 ] [ 3 ]

電波ヘリオグラフ

電波ヘリオグラフに沿って北を眺める。
電波ヘリオグラフに沿って東を眺める。

ヘリオグラフは、赤道上に設置された直径数メートル（主に5メートル）のアンテナからなるT字型の干渉計です。19個のアンテナは東西3.2キロメートルの基線上に、25個のアンテナは南北2.5キロメートルの基線上に配置されます。この装置は1日7時間太陽を観測し、150MHzから450MHzの周波数範囲（波長2メートルから0.67メートル）でコロナの画像を生成します。角度分解能は可視光における肉眼の分解能と同等です。1秒間に最大200枚の画像を撮影できます。これにより、静穏コロナ、太陽フレア、コロナ質量放出の体系的な研究が可能になります。[ 4 ] [ 5 ]

ナンチャイ観測は、可視光、紫外線、X線による宇宙探査機の同時観測を補完するものである。[ 5 ]

デカメトリック配列

デカメトリック配列。

デカメトリックアレイは1974年から1977年にかけて構築されました。これは、円錐状の支持構造の周囲に螺旋曲線を描いた導体ケーブルで作られた144のスパイラルアンテナで構成されています。コーンの基部の直径は5メートル、高さは9メートルで、南に20度傾いています。コーンは約1ヘクタールの領域に広がっています。コーンの半分はもう半分と逆方向に巻かれており、左円偏波と右円偏波の電波を区別できるようにしています。各偏波の収集領域は約3500平方メートルで、直径67メートルの皿に相当します。この機器は、電離層を通して観測できる最長の電波である3メートルから30メートルの波長に感度があります。この機器は干渉計ではなく、フェーズドアレイです。これらの長い波長に対応する単一の皿アンテナは、実現不可能なほど大きくなければなりません。さらに、フェーズドアレイは、個々のアンテナ間の電子信号遅延を変更することで、観測方向を瞬時に変更することができます。[ 6 ] [ 7 ]

角度分解能は約7°×14°です。デカメトリックアレイは画像を作成するのではなく、観測された天空位置から単一のスペクトルを観測し、その時間変化を記録します。2つの主要な観測対象は太陽の上部コロナと木星の磁気圏であり、どちらも1977年以来ほぼ毎日観測されています。太陽と木星からの信号の時間変化は非常に速いため、ナンサイではこれらの観測のために非常に高速な受信機が開発されています。[ 6 ] [ 7 ]

ナンシーによる木星の観測は、ボイジャーやガリレオなどの宇宙探査の結果を補完するものである。[ 6 ]

LOFARとNenuFAR

LOFARは、ヨーロッパ全土に設置された約50のアンテナアレイ（「ステーション」）で構成されています。これらは高速インターネット回線でオランダのコンピュータに接続されています。110MHz～250MHz（2.7m～1.2m）の周波数帯域に最適化されていますが、30MHz～80MHz（10m～3.7m）でも十分な性能を発揮します。[ 8 ]

NenuFAR コアのアンテナ。

NenuFAR（Nu FAR 、略称： LO FAR）は、10MHzから85MHz（30mから4m）の周波数範囲に最適化された超低周波フェーズドアレイです。これは、電離層によって遮られない最長の電波です。初期科学運用は2019年に開始される予定です。主な科学目標は以下のとおりです。[ 8 ]

完成すると、アンテナは1938基設置される。そのほとんどは直径400mの中心に設置されるが、114基のアンテナは最大3kmの距離に分散設置される。[ 9 ]

NenuFARは3つの手段から構成されます: [ 8 ]

  • 複数の位置を同時に観測する電波望遠鏡
  • 自律型無線画像装置、数秒で1°解像度、数時間で10分の解像度の無線画像を構築
  • LOFAR「スーパーステーション」、つまりNançay LOFARステーションの大規模な拡張で、NenuFARとLOFARを組み合わせて、秒角以下の解像度の電波画像を作成できます。

その他の楽器とコラボレーション

近年、天文観測プロジェクトは専門知識と資金の共有の必要性から、国際協力へと移行しています。望遠鏡が複数の国にまたがるケースもあります。そのため、21世紀のナンチャイにおける開発は、LOFARなどの大型観測装置の部品設置場所の提供と、LOFARや平方キロメートルアレイ（SKA）などの国際協力への専門知識の提供に重点が置かれる傾向にあります。[ 10 ]

抱きしめる

ナンチャイとヴェステルボルクに位置するEMBRACE（電子マルチビーム電波天文学構想）は、SKAフェーズ2のプロトタイプ施設です。900MHyから1500MHzで動作する4608基のアンテナからなるフェーズドアレイです。これらのアンテナは70m²の電波ドームに収容されています。複数のビームを使用することで、複数の天空位置を同時に観測することができます。[ 7 ] [ 10 ]

オルフィー

ORFEES（Observation Radiospéctrale pour FEDOME et les Etudes des Eruptions Solaires）は、宇宙天気予報と太陽フレアの予測に特化した直径5メートルのアンテナです。130MHzから1GHzの周波数で太陽コロナを毎日観測し、太陽からの電波放射をほぼリアルタイムで監視することができます。[ 7 ]

コダレマ

CODALEMA（対数型電磁アンテナを備えた宇宙線検出アレイ）は、大気中で粒子のカスケードを引き起こす超高エネルギー宇宙線の検出を目的とした機器群です。これらの大気シャワーは非常に短い電磁信号を発生し、20MHzから200MHzの広い周波数帯域で測定されます。約50基のアンテナアレイが、広大な敷地に広がっています。[ 7 ]

監視アンテナ

高さ22メートルのマストに取り付けられたアンテナは、ナンチャイ観測所の電波品質を20年間監視してきました。これにより、電波ヘリオグラフとデカメトリックアンテナによる観測に影響を与える干渉を特定することができます。100MHzから4000MHzまでの帯域は、全域かつ多方向から観測されています。[ 7 ]

ポール・デ・エトワール

ポール・デ・エトワール・ビジターセンターの駐車場からは、大型電波望遠鏡、天文台に関する多数の展示パネル、そして1～2基のヘリオグラフアンテナを見ることができます。ビジターセンターでは、開館時間中、天文学と天文台の活動に関する常設展示を行っています。また、1日1回、プラネタリウムショーと大型電波望遠鏡および電波ヘリオグラフのガイドツアーも開催されています。[ 11 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b c dジャン＝ルイ・スタインバーグ (2004)。 「ナンセ駅の創作」。アストロノミー。118 : 626–631。ISSN  0004-6302。
  2. ^ジャン＝ルイ・スタインバーグ (2004)。 「電波天文学干渉法」。アストロノミー。118 : 622–625。ISSN 0004-6302。 
  3. ^ a b cジル・テロー、イスマエル・コニャール (2004)。 「ル・グラン・ミロワール」。アストロノミー。118 : 10-16. Bibcode : 2004LAstr.118...10T。ISSN 0004-6302。 
  4. ^ a b c d eジャン＝ルイ・スタインバーグ (2004)。 「レ・サンカンテ・アン・ド・ナンセ」。アストロノミー。118 : 5-9. ISSN 0004-6302。 
  5. ^ a bカール=ルートヴィヒ・クライン (2004)。 「Lesoleil en ondes radioélectriques – Le radiohéliographe de Nançay」。アストロノミー。118 : 21-25. ISSN 0004-6302。 
  6. ^ a b cフィリップ・ザルカ (2004)。 「ナンセーの研究とイオと木星の電気力学的相互作用の研究」。アストロノミー。118 : 17-20. ISSN 0004-6302。 
  7. ^ a b c d e f "Station de Radioastronomie de Nançay" . 2019年11月15日に取得。
  8. ^ a b c「NenuFAR – Nançayの新しい拡張、LOFARのアップグレード」 。 2019年11月15日閲覧。
  9. ^ “NenuFAR の発足、独自の電波望遠鏡” . 2019-10-03 。2019年11月15日に取得。
  10. ^ a bニコラ・デュボウロズ、ヴィム・ヴァン・ドリエル、アラン・ケルドラオン、フィリップ・ザルカ (2004)。 「La station de Nançay et les projets internationaux de 'radiotélescopes du futur'」". L'Astronomie . 118 : 26–29. ISSN  0004-6302。{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  11. ^ “ナンセのポール・デ・エトワール” . 2019年11月7日に取得。

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