Square Kilometer Array (SKA) kommer att bli det största radioteleskopet på jorden. Forskare från Bielefeld University och Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) med internationella partners har nu undersökt SKA-MPG-teleskopet – en prototyp för den del av SKA som tar emot signaler i mellanfrekvensområdet. Studien, publiceras idag (24 juli) i tidskriften Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society , visar att teleskopet, utvecklat gemensamt av MPIfR och MT-Mechatronics GmbH, kan också användas på egen hand för att ge insikter om universums ursprung.

"SKA-MPG-teleskopet i Sydafrika kommer att hjälpa oss att förstå den kosmiska bakgrundsstrålningen, " säger Dr Aritra Basu, huvudförfattare till studien och fysiker i Bielefeld Universitys arbetsgrupp för astropartikelfysik och kosmologi. Den kosmiska bakgrundsstrålningen är ljus i mikrovågsområdet som producerades strax efter Big Bang, och att utforska det ger information om universums ursprung. "Dock, mätningar av den kosmiska bakgrundsstrålningen förvrängs av andra effekter i förgrunden, såsom ultrasnabba elektroner i Vintergatans magnetfält. För att mäta kosmisk bakgrundsstrålning, vi behöver veta mer om dessa effekter. Vår studie visar att det nya teleskopet är utmärkt för att undersöka förgrundsstrålning med ultraprecision, säger Basu.

SKA-MPG-teleskopet utvecklades gemensamt av Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) i Bonn och MT-Mechatronics GmbH. Förkortningen "MPG" står för Max Planck Society, som finansierar teleskopet. Radioteleskopet har en diameter på 15 meter och kan ta emot signaler mellan 1,7 och 3,5 GHz. Den håller för närvarande på att monteras i Sydafrikas Karooöknen. Dr Gundolf Wieching från MPIfR, projektledare för teleskopet, förväntar sig en första reguljär utplacering under hösten 2019.

Radioteleskopet är i första hand konstruerat som en prototyp för en del av SKA som tar emot signaler från ett medium radiofrekvensområde. Om prototypen fungerar bra i en serie tester, cirka 200 sådana teleskop kommer att byggas för SKA i Sydafrika. SKA kommer att observera medelhöga såväl som låga radiofrekvenser. Detta andra instrument ska bestå av tusentals små radioantenner som kan kombineras för att simulera ett enormt radioteleskop. De två delarna av SKA kommer då att sträcka sig över en kvadratkilometer i Australien och Sydafrika – därav namnet "Square Kilometer Array". "Även med vår prototyp, vi kan se djupt in i universum tack vare en smart design för teleskopet och nya utvecklingar inom mottagare och backend-teknik, " säger Dr Hans-Rainer Klöckner, astrofysiker vid MPIfR. "Jag är nyfiken på att se vad vi kommer att upptäcka när 200 av dessa teleskop är synkroniserade för SKA." SKA kommer att användas, till exempel, att utforska gravitationsvågor och mörk energi, eller att testa Einsteins relativitetsteori under extrema förhållanden.

SKA kommer att vara den första globala vetenskapsorganisationen med platser på tre kontinenter:Afrika, Australien, och Europa. Dessutom, datacenter byggs upp runt om i världen. En speciell utmaning ligger i att hantera den enorma mängden data:SKA kommer att samla in över 600 petabyte observationsdata per år – motsvarande lagringskapaciteten för mer än en halv miljon bärbara datorer.

De tyska forskningsinstitutioner som är involverade i det förberedande arbetet för SKA har gått samman i "German Long Wavelength Consortium, " inklusive Bielefeld University och Max Planck Institute for Radio Astronomy. Konsortiets projekt inkluderar även D-MeerKAT, där prototypen SKA-MPG-teleskop utvärderas – till exempel av den nyligen publicerade studien. Det tyska förbundsministeriet för utbildning och forskning finansierar D-MeerKAT som ett gemensamt forskningsprojekt. Professor Dr Dominik Schwarz, chef för Bielefelds arbetsgrupp för astropartikelfysik och kosmologi, koordinater D-MeerKAT. "Våra undersökningar med SKA-MPG-teleskopet är ett viktigt oberoende bidrag till modern kosmologi - med mycket arbete och lite tur, vi kanske kan öppna ett nytt fönster för att förstå Big Bang, säger Schwarz.

Max Planck Institute for Radio Astronomy deltar i dessa projekt, via (S-Band) mottagareutveckling för MeerKAT-radioteleskopen och även via SKA-MPG prototypteleskop som förberedelse för SKA.