МИЛЛИММЕТРОН Криогенный

телескоп - интерферометр.

Основные параметры. 2013

2019

4.5 K

4.5 K

20 K

50 K

Космическая обсерватория Миллиметрон будет работать в двух режимах.

Режим одиночного телескопа с очень высокой чувствительностью и угловым

разрешением несколько секунд для исследований астрономических объектов (непрерывный спектр, спектральные линии,поляризация, Фарадеевское вращение, переменность) в полосе 0.02 – 1.4 мм.

Режим интерферометра Земля-Космос для исследований

предельно компактных астрономических источников с очень высокой яркостной температурой (размеры, структура, подяризация и Фарадеевское вращение,

динамика, собственное движение, параллаксов) в полосе 0.3-17 мм.

http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=48237

Чувствительность (СКВ) телескопа Миллиметрон по потоку источника с непрерывным спектром, определяемая фоновым космическим

излучением на высоких галактических широтах (счетчик фотонов): σν = (εν

2+ενhν)0.5(Δν·Δt)-0.5S-1 ≈ (ενhν)0.5(Δν·Δt)-0.5S-1. εν = Iνλ

2 = 2hν[exp(hν/kT0)-1]-1 ≈ 3.07·10-29 Дж для T = 2.73 K и ν = 1012 Гц.

Для Δν ~ ν, Δt = 4 с и S = 50 м2 σν = 1.43·10-7 Ян и

σν = 1.43·10-9 Ян при Δt = 4·104 с. Если чувствительность определяется шумом болометра δ, то

σν = δ(Δν)-1(Δt)-0.5S-1. Для δ = 10-19 Вт·Гц-0.5, Δν ~ ν, Δt = 4 с и S = 50 м2

σν = 10-7 Ян. Разрабатываются болометры с δ = 10-21 Вт·Гц-0.5, тогда

σν = 10-9 Ян при Δt = 4 с. Сравнение по чувствительности с системой ALMA:

σALMA/σMM = = [SMM/(ηSALMA)]2kTALMA(ενhν)-0.5(ΔνMM/ ΔνALMA)0.5

≈ 3000 в пользу телескопа Миллиметрон. Принято SMM/SALMA = 1/64, пропускание атмосферы η = 50 %, TALMA = 150 K, ΔνMM/ΔνALMA = 10.

Требования к приборам для режима Требования к приборам для режима одиночного телескопаодиночного телескопа

Телескоп: Диаметр главного зеркала 10 м, СКВ точность поверхности 10 , диффракционный лепесток 5’’ и поле зрения 100” для волны 0.2 мм (400” для 0.3 мм, 900” для 0.4 мм, 1250” для 0.5 мм, 1450” для 0.6 мм). Болометрические решетки: диапазон 0.08-1.4 ммСпектрополяриметр низкого разрешения: диапазон 0.02-0.8 мм спектральное разрешение R = 3Спектрометры среднего разрешения: диапазон 0.03-0.1 мм, and 0.1-0.8 мм спектральное разрешение R = 1000Спектрометр высокого разрешения: диапазон 0.05 – 0.3 мм спектральное разрешение R = 106

Болометрическая чувствительность (для минимального фона): (для 1 ТГц, NEP = 10-19 Вт(с)0.5, A = 50 м2, R=3 и 1 час накопления) =25∙10-9 Ян (1 )

Орбита обсерватории Миллиметрон

Т (дни) B(т. км) λ=2 см 1 мм 300 мкм

365(L2) 1.5 000 λ/а = 2.8 мксек 0.14 мксек 41 нсек

Период колебаний по нормали к плоскости эклиптики около половины года. Эклиптическая

широта обсерватории изменяется между +/- 23 гр.

☼ ....................................................................................L2

Миллиметрон. 2019г. Период обращения около Земли и Солнца 1 год. Среднее расстояние от Земли 1,5 млн км.

Максимальная база

космическо

го

интерферометр

а до 1 500 000 км

Миллиметрон – интерферометр Земля-Космос.

Millimetron

ALMA, Чили

Плато Суффа, Узбекистан

ПараметрыALMA - Миллиметрон интерферометра

ALMA Band Frequency Range FMAX / FMIN Wavelength MM Instantaneous Number (GHz) (mm)

Bandwidth (GHz)

R 18 - 26 1.44 11.5 - 16.7 2 x 8 1 31.3 - 45.0 1.44 6.7 - 9.6 2 x 8 2 67 - 90 1.34 3.3 - 4.5 - 3 84 - 116 1.38 2.6 - 3.6 2 x 8 4 125 - 163 1.30 1.8 - 2.4 - 5 163 - 211 1.29 1.4 - 1.8 - 6 211 - 275 1.30 1.1 - 1.4 2 x 8 7 275 - 373 1.36 0.8 - 1.1 - 8 385 - 500 1.30 0.6 - 0.8 - 9 602 - 720 1.20 0.4 - 0.5 2 x 8 10 787 - 950 1.21 0.3 - 0.4 2 x 8

Режим интерферометра Земля-КосмосДиапазоны: 18-26, 31-45, 84-116, 211-275, 602-720 и 787-950 ГГц.

СКВ чувствительность интерферометра: 4 мЯн (для 950 ГГц, MM TN = 200 K) и0.5 мЯн (для 275 ГГц, MM TN =50 K).Полоса 1 ГГц, 300 с накопление и Наземный сегмент - АLMA).

Максимальная проекция базы:Bγ = 7.8·104 – 2.5·106 км, при Bγ=[-2kTmax·lnγ / (πFν )]0.5 , 20 СКВ чувствительности, Fν = (10-100) мЯн, видности γ = 0.5 и Tmax = 1012-14 K.

Телескоп горизонта событий

10-meter telescope dish in the White Mountains of eastern California, the 15-meter James Clerk Maxwell Telescope on Mauna Kea in Hawaii and 10-meter instrument on Arizona’s Mount Graham. 

M87

M0

Расстояние 17.9 Мпс, масса чёрной дыры 6.6x109 Mo(2011arXiv1101.1954G, Gebhardt, Karl,…). Шварцшильдовский диаметр 2RS = 4GM/c^2 = 14.6 мкс.Диаметр силуэта без вращения (a=0) (108)^0.5xGM/c^2 = 37.9 мкс.Диаметр силуэта с предельным вращением (a=1) 9GM/c^2 = 32.8 мкс, смещение (5)^0.5xGM/c^2 = 8.2 мкс.

Source 2Rg

(as)

Silhouette, а=0, (as)

Silhouette & shift, а=1,

(as)

z Ang. size distance,

(Mpc).

Mbh,

(bil. Sol. mass).

Observed parameters

Sgr A* 20.8 53.9 46.8/11.6 - 0.0082 0.0043 37x88 asM87 14.6 37.9 32.8/8.2 0.0044 17.9 6.6 35 as

NGC4889 9.2 23.9 20.1/5.2 0.0217 90.3 21 2012 ApJ,756,179

IC1459 4.1 10.6 9.2/2.3 0.0060 27.0 2.8 6 cm 80 mJy

M104 2.5 6.5 5.9/1.4 0.0034 15.7 1.0 6 cm 70 mJy

M84 2.5 6.5 5.6/1.4 0.0035 17.4 1.1 6 cm 120 mJy

M89 1.8 4.0 3.4/0.86 0.0011 15.6 0.6 6 cm 100 mJy

NGC3998 1.6 3.4 3.0/0.75 0.0035 17.9 0.6 6 cm 80 mJy

0014+813 1.1 2.8 2.4/0.60 3.366 1516 41? 2009 MN, 399, 24

Cen A 0.59 1.6 1.4/0.33 0.0018 3.7 0.055 170 mJy VSOP

3C273 0.48 1.3 1.1/0.27 0.158 546 6.6 WH?

1017+6116 0.37 0.96 0.83/0.21 2.805 1601 15 6 cm 300 mJy

0716+714 0.045 0.12 0.10/0.025 0.300 888 1? Tb 10^19 K

1508+572 0.029 0.075 0.065/0.016 4.309 1379 1? 6 cm 292 mJy

1251-407 0.029 0.076 0.066/0.016 4.460 1358 1? 6 cm 220 mJy

0642+449 0.026 0.068 0.059/0.015 3.396 1512 1? VSOP

0420-014 0.025 0.065 0.056/0.014 0.915 1575 1? max Tb VLBA

0235+1641 0.025 0.065 0.056/0.014 0.940 1588 1? max Tb VSOP

Ключевые эксперименты обсерваторий Ключевые эксперименты обсерваторий Радиоастрон и МиллиметронРадиоастрон и Миллиметрон

1.1. Физика у горизонта чёрной дырыФизика у горизонта чёрной дыры..2.2. Ускорители космических лучейУскорители космических лучей..3.3. Зависимость угловых размеров СМЧД от красного смещения, Зависимость угловых размеров СМЧД от красного смещения,

космологические параметры, тёмная материя и тёмная энергия, космологические параметры, тёмная материя и тёмная энергия, эволюция ядер галактикэволюция ядер галактик..

4.4. Физика взрывов ядер галактик, «сверхсветовое» движение и Физика взрывов ядер галактик, «сверхсветовое» движение и расширение, собственное движение внегалактических объектоврасширение, собственное движение внегалактических объектов, , мегамазерымегамазеры..

5.5. Гравитационные линзы и тёмная материяГравитационные линзы и тёмная материя.. 6.6. Физика гамма взрывов и взрывов сверхновых по эволюции Физика гамма взрывов и взрывов сверхновых по эволюции

спектра, поляризации и структуры области послесвеченияспектра, поляризации и структуры области послесвечения..7.7. Физика нейтронных звёзд и пульсары с плоским спектромФизика нейтронных звёзд и пульсары с плоским спектром..8.8. Самые холодные объекты в Солнечной системе, в нашей и других Самые холодные объекты в Солнечной системе, в нашей и других

галактиках.галактиках.9.9. Реионизация,первые звёзды и галактики.Реионизация,первые звёзды и галактики.10.10. Первые объекты после рекомбинации и «тёмного» периода, Первые объекты после рекомбинации и «тёмного» периода,

первичные чёрные дыры, кротовые норы и многоэлементная первичные чёрные дыры, кротовые норы и многоэлементная Вселенная (Вселенная (MultiverseMultiverse))..

11.11. Эволюция звёзд и планетных систем, проявления жизни и разумаЭволюция звёзд и планетных систем, проявления жизни и разума..

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОСМИЧЕСКИХ

ИНТЕРФЕРОМЕТРОВ