冒牌自然老師

我和台灣一起參與世界最大地面望遠鏡計畫(ALMA)
阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列 計畫
毫 米(millimeter)與次毫米波(Submillimeter)提供了宇宙中低溫塵埃輻射與許多分子光譜資訊，是可以進行地面天文觀測最後的波段 (有些波段難以進行地面觀測, 像是紅外線和X射線都不容易進行地面觀測)。建造當中的新一代地表最大次毫米波干涉儀（the Atacama Large Millimeter and submillimeter Array，簡稱ALMA）是有史以來最大的地面望遠鏡興建計畫。毫米和次毫米波的干涉影像相位起伏擾動主要都是受到對流層水汽分布的影響。為了減低觀測 影像相位擾動，我們(中研院天文所的研究員松下聡樹和我)使用夏威夷白山(Mauna Kea)上的次毫米波干涉陣列（Submillimeter Array，簡稱SMA） 的觀測數據來發展相位補償修正策略，以作為最大次毫米波干涉儀ALMA當中的短基線密集陣列（the Atacama Compact Array，簡稱ACA）影像修正用。

簡單地說, 就是想一個數學方法, 讓地面的電波望遠鏡得到更清晰一些的影像.

研 究結果預計在2010年8月將刊登在PASJ, PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN (2008年Impact factor=4.429, 五年的Impact factor=3.232).

2010年5月17日已 經先放上康乃爾大學(Cornell University)負責維護的電子論文預印本網站arXiv.org
文章分類 Astrophysics > Instrumentation and Methods for Astrophysics
標題 Testing the ACA Phase Correction Scheme using the SMA
Authors: Satoki Matsushita (1,2), Yu-Lin Chen (1,3,4)
((1) ASIAA, (2) ALMA, (3) NTU, (4) Taipei County Yong-Ho Junior High School)
(Submitted on 17 May 2010)
http://arxiv4.library.cornell.edu/abs/1005.3077

ALMA計畫官方網站

台灣ALMA計畫官方網站


論文當中的所有觀測數據, 全都由上圖--夏威夷白山(Mauna Kea)上的次毫米波干涉陣列（SMA, Submillimeter Array), 由美國史密松天文物理台（Smithsonian Astrophysical Observatory, SAO）與中央研究院天文及天文物理研究所籌備處（簡稱中研院天文所）合作建造完成。 此陣列為全世界唯一的次毫米波陣列望遠鏡。


畫 家筆下的ALMA(Artist's conception of the ALMA antennas in a compact configuration.  Image courtesy of NRAO/AUT and ESO.  The ACA is at the bottom-right corner of the figure.)








中 央研究院新聞稿

 台灣與日本合作參與世界最大的地面電波望遠鏡計畫


日本國立天文台台長觀山正見教授及 Atacama 大型毫米及次毫米陣列 – 日本計畫（ALMA- Japan Project）主持人石黑正人教授將於6月2日來台訪問中央研究院李遠哲院長，以提升台日雙方在ALMA計劃及各項其他天文計畫的合作關係。

台 灣所參與目前正在智利北部 Atacama 沙漠中海拔 5000 公尺之 Chajnantor 高原興建的 Atacama 大型毫米及次毫米陣列（ALMA）計畫，乃是有史以來最大規模的地面天文台計畫。ALMA望遠鏡致力於 0.3 毫米至 9 毫米波段的天文觀測。而此望遠鏡的最佳角解析度可高達 0.004 角秒，是觀測光學波段的哈柏太空望遠鏡所能達到之10倍。 利用ALMA，天文學家將能近一步詳細研究各種天文課題，例如太陽系中行星的氣候變化，本銀河系中恆星與行星的形成過程，活躍的外星系核內的雲氣運動，甚 至處於宇宙年齡僅僅目前 10分之1的初期時之高紅移星系的形成。

ALMA計畫涵括一個由至多可達64座直徑12米之天線所組成的 “12米－陣列”（12-m Array），以及一個由4座12米及12座7米天線所組成的“Atacama 密集陣列”（Atacama Compact Array）。計畫中的“12米－陣列”是由美國國家無線電天文台（NRAO）所領導的北美團隊以及由歐洲南天天文台（ESO）所領導的歐洲團隊所共同負 責興建。 “Atacama 密集陣列”的建造，則是由日本國立天文台（NAOJ）所帶領的團隊負責。“12米－陣列”的組態變換，包括了所有天線密集排列於 150 公尺腹地內的低解析度組態，乃至基線延展長達18公里之遠的高解析度組態。“Atacama 密集陣列”則可藉其七米的天線補足“12米－陣列”未能涵蓋之更短基線。所有ALMA天線將配備由歐美及日本所研發製造的共7組接收機系統。所有接收機皆 將運用操作於絕對溫度 4K 的低溫超導結元件，而陣列的相關器系統將能同時處理所有天線所接收之連續輻射及光譜線訊號。兩組陣列將共同由ALMA天文台負責運轉，而透過ALMA得到 的數據資料能提供所觀測天體精準的圖像。ALMA具備的極佳靈敏度，可望達到目前任何一座相同波段望遠鏡的1萬倍以上。

2005年9 月，中央研究院與日本國家自然科學機構（NINS）簽署協定，加入“ALMA－日本計畫” 的團隊。中央研究院將投資1千6百萬美金於該計劃，約為日方投資金額的百分之5。台灣的天文研究人員則可享有與日方科學家同等的待遇使用ALMA。中央研 究院天文暨天文物理研究所就台灣加入“ALMA－日本計畫”的工作內容與日方進行協商並且達成協議，我方將建立接收機前段整合測試中心(Front- End Integration Center)，負責於台灣整合與測試“Atacama 密集陣列”之所有接收機模組(cartridges)。此外，我方將與日方共同研發最高波段(950GHz)的接收機，並且參與在德國及美國的ALMA計 畫軟體研發工作。

為了合作及建造在東亞強而有力的尖端天文觀測儀器，中央研究院天文暨天文物理研究所於2005年9月與日本國立天文 台、韓國天文及太空研究所以及中國科學研究院國家天文台共同簽署組織東亞核心天文台協會(The East Asia Core Observatories Association)之協定。




臺灣的天文學躋身國際舞台
Taiwan Astronomy joins the World Stage
**************中研院天文所新聞稿***************************
臺灣的天文學躋身 國際舞台

中央研究院天文及天文物理研究所籌備處
連絡人：陳明堂副研究員
電話: 886-2-3365-2200
分 機 710；手機：0952808582

電子信箱：asiaa@asiaa.sinica.edu.tw

二ＯＯ二年一月 九日，在華盛頓特區舉行的美國天文學會（American Astronomical Society）第一九九屆會議上，史密松天文物理台（Smithsonian Astrophysical Observatory, SAO）與中央研究院天文及天文物理研究所籌備處（簡稱中研院天文所）舉辦聯合記者會，宣佈使用已部份完成之次毫米波陣列（SMA）首次獲得的研究成果。 此陣列為全世界唯一的次毫米波陣列望遠鏡。

一九九六年六月，中央研究院李遠哲院長與美國的史密松機構簽署合約書，同意由臺灣興建兩座望遠 鏡，將史密松天文物理台（Smithsonian Astrophysical Observatory）設計的次毫米波陣列望遠鏡由原本的六座擴大為八座。五年後的現在，臺灣興建的兩座望遠鏡完全符合規格，已矗立在夏威夷島上海拔 4300 公尺的毛納基峰頂，構成次毫米波陣列的一部份。透過參與興建此一獨特的望遠鏡設備，中研院天文所已發展出達到國際水準的科技團隊，並預備好在這廣大待開發 的次毫米領域探索未知的宇宙。對天文學而言，如同許多其他的科學領域，如果要有的新發現，新設備和新性能是十分重要的。

對於在臺灣參與此 合作的許多機構和大學院校而言，興建這兩座在機械及電子方面均要求空前精確的望遠鏡，是一大挑戰，也是一個成功的例子。興建這兩座望遠鏡的工作涉及許多領 域，包括組成材料、精密金工、結構分析、超導偵測器、微波工程、低溫物理、電子控制、以及最重要的系統整合。在史密松天文物理台的遠端協助之下，此望遠鏡 的建造已由中研院天文所、中山科學院航空研究所（ARL）、中國造船股份有限公司、耐特股份有限公司、以及國立臺灣大學及國立清華大學的研究團隊共同協力 完成。而所有次毫米波陣列八座望遠鏡骨幹結構所用的碳纖強化塑膠管，均由位於彰化的耐特公司在中山科學院航空研究所的督導下製造完成。臺灣的貢獻由此可見 一斑。

興建此陣列的過程已為臺灣提供興建最先進設備的經驗，並為臺灣累積未來執行計畫所需的重要實力。特別是中研院天文所已建立起一支技 術團隊，現在正與國立臺灣大學及澳洲國家天文台（Australia Telescope National Facilities）合作，領導興建宇宙微波背景幅射陣列望遠鏡（Array for Microwave Background Anisotropy, AMiBA）。此興建計畫為教育部與國科會贊助下的卓越計畫之一。

次毫米波陣列的八座望遠鏡將於二ｏｏ二年中期 完成，並期望於二ｏｏ三年初使整個陣列全面運轉。

中研院天文所參與次毫米波陣列計畫的經費主要由中央研究院提供，其中超導混頻接收機的開 發並獲行政院國家科學委員會贊助。


 ********************史密松天文物理台新聞 稿************************


新聞稿編號: 02-04

For Release: EMBARGOED until 9:30 a.m., January 9, 2002
 
次毫米波陣列望遠鏡開啟天文學最新研究領域之 一（The SubMillimeter Array Opens One of Astronomy's Last Frontiers）


麻 省劍橋訊 - 天文學家利用全世界第一座次毫米波陣列望遠鏡（SMA）八座天線中已運轉的四座，已開始拍攝一組影像。次毫米波陣列望遠鏡從位於夏威夷毛納基峰附近的站 址，探索天文學最新研究領域之一。它提供獨特的機會，以史無前例的詳細方式，對天體進行觀測。作用類似位於新墨西哥的干涉儀－「極大陣列望遠 鏡」（Very Large Array），次毫米波陣列干涉儀至終將結合八座天線（六米）之電子訊號，模擬大型望遠鏡的解析能力。如果將次毫米波望遠鏡的八座天線放置至最分散的程 度，這八座天線的功能相當於直徑超過一千六百英呎（相當於五個足球場的長度）的單座巨型望遠鏡。

「次毫米波段的成像陣列可以應用於天文物 理學上許多令人興奮的領域」，哈佛-史密松天文物理中心的次毫米波計畫主持人詹姆士‧莫倫（James Moran）表示。「次毫米波陣列望遠鏡使我們能夠一窺光學及紅外線波段無法研究的領域，例如研究冷塵與分子的低能量放射線。這些放射線通常出現於恆星形 成區域、原恆星盤、遙遠星系的活躍區域、以及太陽系天體。利用次毫米波陣列的高解析力，取得上述任何區域之細節資料，其價值都是無法估計的」。


次 毫米波陣列計畫是由位於美國麻省劍橋的史密松天文物理台（Smithsonian Astrophysical Observatory，簡稱 SAO）與位於臺灣的中央研究院天文及天文物理研究所籌備處 （Academia Sinica Institute of Astronomy & Astrophysics, ASIAA）合作執行。「這次的次毫米波陣列合作計畫，對雙方都很有助益」，中央研究院天文及天文物理研究所籌備處主任魯國鏞表示，「本處興建的兩座望遠 鏡，加到史密松天文台興建的六座望遠鏡上，將使得這個次毫米波陣列的速度增加一倍。由於參與興建這獨一無二的設備，本處在科學上及技術上均已迅速達到國際 水準。」

由於大氣層的半透明度及擾流現象，使得次毫米波段的高解析度觀測難以在地面上進行。高海拔的站址減輕了透明度的問題，而特殊的技 術則緩和了擾流的影響。

繼毫米波陣列在較長波段大獲成功之後，次毫米波陣列是「更上一層樓」的發展。此陣列自一九九五年起在夏威夷興建， 預計二ＯＯ三年中期將全面正常運轉。

依照目前的配置，次毫米波陣列使用四座天線，波長為 1.3毫米和 0.9毫米，頻帶寬度現為320 MHz，最終此陣列將有 2000 MHz 的頻帶寛度。此外，附近的無線電波設備，如加州理工學院的次毫米波天文台（Caltech Submillimeter　Observatroy, CSO），以及詹姆士‧克勒克‧馬克士威望遠鏡（James Clerk Maxwell Telescope, JCMT）都將與次毫米波陣列連接，組成一個擁有十座天線的陣列，以進行特殊的觀測。

二ＯＯ一年秋進行第一次觀 測，獲得有史以來第一張在無線電波範圍、波長小於1.3毫米之干涉儀影像。哈佛-史密松天文物理中心從事次毫米波計畫的科學家賀曾樸說：「這些結果很清楚 地顯示此陣列的應用範圍與極大的潛力。我們即將開啟另一扇窗戶，探究宇宙未知的奧祕」。

已獲得的第一張次毫米波影像是一個原行星星雲 -- 蛋星雲 (Egg Nebula, AFGL 2688) -- 的一氧化碳分子噴流。此影像顯示兩個先前曾用較長之波長觀測到的雙極噴流。

次 毫米波陣列望遠鏡已拍攝到火星的影像。沿著火星行星盤所測得的一氧化碳側面圖清楚地顯示火星表面與大氣層之間的溫差。同時也取得火星大氣層溫度的垂直剖面 圖。這些技術將增進我們對太陽系內其他行星表面氣候型態的瞭解。

一年十九次觀測環繞在本銀河系中心黑洞附近之無線電波源人馬座A* （Sagittarius A*）。結果清楚顯示此電波源是多變的。這類測量將有助於確定與黑洞有關之吸積盤（accretion disk）及可能存在之快速噴流的性質。
 
依照最終的配置，此陣列將能夠研究宇宙中最遠的天體。例如已知最遠的類星體 J104433.04-012502.2 在 Z=5.8 的紅移已經由 JCMT 在10 mJy 的強度偵測到，但有關其結構或無線電波光譜線的資料則都尚未確定。

利用次毫米波陣列的高光譜與角解析度，此陣列將能夠詳細追蹤天文氣體 流，並可望提供關於分子雲塌縮為恆星與行星之機制的重要洞察力。

哈佛-史密松天文物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, CfA）位於麻省劍橋（Cambridge, Massachusetts），是史密松天文物理台（Smithsonian Astrophysical Observatory）與哈佛大學天文台（Harvard College Observatory）的合作研究機構。本中心的科學家分屬七個研究部門，專門研究宇宙的起源、演進、以及宇宙的終結。

中央研究院天文 及天文物理研究所籌備處位於臺灣臺北，隸屬於中央研究院（Academia Sinica）。


如需更多關於次毫米波計畫的資訊， 請參訪我們的網頁。網址是：
 http://sma-www.harvard.edu/

或請連絡：
 David A. Aguilar, Public Affairs
 Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
 Phone: 617 495-7462 Fax 617 495-7468
 daguilar@cfa.harvard.edu