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月の裏側からの変換科学:暗黒時代と低電波周波数での系外惑星系の観測

2020-03-17 21:56:28 | 宇宙開発
電波雑音が少ない月の裏側。アンテナを自動展開できる装置が出来れば安価に観測が開始できる。以下、自動翻訳。
月の裏側からの変換科学:暗黒時代と低電波周波数での系外惑星系の観測
(2020年3月15日に提出)
月の裏側は、初期宇宙の暗黒時代の低周波観測、居住可能な太陽系外惑星に関連する宇宙天気と磁気圏を実施するための手付かずの静かなプラットフォームです。この論文では、NASAが資金提供したコンセプト研究について説明します。これには、赤方偏移40〜80で21 cmのグローバルスペクトルを測定する月周回宇宙船DAPPERと、月の裏側にある一連の低周波双極子FARSIDEが含まれます。単一のクロスダイポールアンテナを使用したDAPPER観測(17-38 MHz)は、標準のΛ CDM宇宙モデルと、おそらくによって生成される追加の冷却モデルの区別に必要なレベルまで、21 cmスペクトルの振幅を測定します。暗黒物質の相互作用などのエキゾチックな物理学。FARSIDEには、ローバーが10 kmのエリアに配備した128個のダイポールアンテナで構成される概念上のアーキテクチャがあります。FARSIDEは、0.1〜40 MHzの1400チャネルで毎分空全体を撮像します。これにより、コロナ質量放出とエネルギー粒子イベントの無線シグネチャの最も近い恒星系の監視が可能になり、また、最も近い候補の居住可能な太陽系外惑星の磁気圏を検出します。さらに、FARSIDEは、さらに低い周波数でダークエイジの21 cmのグローバル信号を決定し、パワースペクトル測定のパスファインダーを提供します。また、居住可能な系外惑星の最も近い候補の磁気圏を検出します。さらに、FARSIDEは、さらに低い周波数でダークエイジの21 cmのグローバル信号を決定し、パワースペクトル測定のパスファインダーを提供します。また、居住可能な系外惑星の最も近い候補の磁気圏を検出します。さらに、FARSIDEは、さらに低い周波数でダークエイジの21 cmのグローバル信号を決定し、パワースペクトル測定のパスファインダーを提供します。

図1.左:Wind / Waves宇宙船が近くにいたときに収集した低周波観測
月の図は、地球からの高レベルのRFIを示しています(図はR.マクドウォール、GSFC提供)。 右:ただし、
NASAのRAE-2衛星からの測定値は、月の裏側の電波が静かなゾーンを示しています[4]。


図2.恒星前(暗黒時代)、最初の星
(Cosmic Dawn)、およびReionization epochs of
ユニバースは、
赤方偏移21 cmシグナル。 この歴史は
中性水素スピンフリップを介してアクセス可能
背景[9]。 クレジット:ロビン・クラーク、カリフォルニア工科大学/JPL。


図3.グローバルな21 cmスペクトル(whereTbは
CMBに対して測定される輝度温度)
標準ΛCDM宇宙論の主要なテストを提供し、
との相互作用によって生成される可能性のあるエキゾチック物理
暗黒物質と同様にのプロパティの制約
原始星。 黒い破線の曲線は予測です
断熱水素ガスを使用した標準宇宙論の使用
天の川に似た冷却と星の形成
仕方。 カラーカーブは、追加されたパラメトリックモデルです
ガス冷却[10]。 灰色の曲線は1-および2- areです
EDGES [11]地上ベースの不確実性
観察。


図4.左:完全に展開されたDAPPERワイヤーブームアンテナ。 0.8 mの長さの宇宙船は、
アンテナは固定されており、フォアグラウンドで動的偏波測定を実行します[17]。 アンテナは3つに展開します
長さが異なり、共振周波数付近で動作します。 右:クロスダイポールアンテナビームのサンプルが大きい
3つのアンテナ長の配置を使用して、低周波数帯域で色度が比較的低い空の領域。


図5.上:シミュレートされたDAPPERの結果
SVD / MCMCパイプラインを使用した観測
統計的プラス体系的な不確実性を含む
800から4つの均等に増加する統合時間
100,000時間[19]。 下:DAPPERは区別します
標準のΛCDMモデル(青)と
EDGESによって提案された冷却モデルを追加(緑)。
𝛼𝛼は冷却速度、z0は赤方偏移です。
冷却が始まります。


図6.地球に似た惑星がアクティブなM war星からCMEを経験しているというアーティストの印象。 検出
CME、エネルギー粒子イベント、およびハビタブル惑星候補の磁気圏は月の主要な目標です
FARSIDE低無線周波数アレイ。 クレジット:Chuck Carter / Caltech / KISS。


図7. 280 kHzでの予測平均磁束密度
磁気を仮定してM war星を周回する既知の太陽系外惑星
0.1 Gのフィールド。カラーデータポイントは、
静止した星の風。 水平線は5𝜎𝜎
拡張恒星時の2.5時間の統合における検出限界
風の状態(CMEなど)。 [28]から適応。 Gの厚意による
ハリナン、カリフォルニア工科大学。


図8.左:FARSIDEは、中央基地局からローバーによって配置された128個のアンテナノードで構成され、配置されます
花弁の構成で。 右:FARSIDEアンテナノードの機械設計。 低周波ダイポールは
テザーは、高周波STACERダイポールが直交して展開します。 RHUは放射性同位体ヒーターユニットの略で
月夜を通して生存と作戦を許可する。


図9. FARSIDEミッションには4つのフェーズがあります。1)クルーズ。 2)初期のSurface操作、ローバーの展開。 3)
スポークの展開-8つのスポークが4つの花びらとして展開されます。 および4)サイエンスオペレーション。
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