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新北市立永和國中登國際期刊

新北市立永和國中數理資優班陳育霖老師參與地表最大天文望遠鏡陣列--阿塔卡瑪大型毫米波及次毫米波陣列(ALMA)的干涉陣列影像相位修正策略研究, 並且與中央研究院天文及天文物理研究所研究員Matsushita Satoki在2010年合作發表研究成果於SCI國際期刊.

研究主題
Testing the Atacama Compact Array Phase Correction Scheme using the Submillimeter Array
地面最大次毫米波干涉陣列的密集陣列(Atacama Compact Array, ACA)干涉影像相位修正策略.

觀測數據取自夏威夷白山(Mauna Kea)上的次毫米波干涉陣列(Sub-Millimeter Array, SMA), 是由中央研究院天文暨天文物理研究所與美國哈佛大學-史密松天文台(Smithsonian Astrophysical Observatory, SAO)合作興建.

論文中作者陳育霖所屬的學術單位是
1. 中央研究院天文所(Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica)
3. 國立台灣大學物理系(Department of Physics, National Taiwan University)
4. 台北縣立永和國中(Taipei County Yong-Ho Junior High School)

研究摘要
電波天文學(Radio Astronomy)中,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,是地面天 文觀測最後的波段。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。
Millimeter and submillimeter astronomers pursue science and technology development with ground-based millimeter/submillimeter interferometers through the opaque atmosphere. This waveband provides a unique window on cold dust emission and highly excited lines from molecules and ions. The next generation interferometer at this waveband is the Atacama Large Millimeter and submillimeter Array (ALMA) with the Atacama Compact Array (ACA). The interferometers at this waveband are, however, highly affected by the water vapor induced refraction, which results as phase fluctuations. To reduce the phase fluctuation, we conducted a phase correction scheme using the observing data of the Submillimeter Array (SMA) for the ACA. The phase correction schemes, interpolation and extrapolation, are studied to know how effective these scheme are.



引自Matsushita Satoki與陳育霖論文


Artist's conception of the ALMA antennas in a compact array.  Image courtesy of NRAO/AUT and ESO.  The ACA is at the bottom-right corner of the figure. 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)即為右下角中陣列區(圈圈以外).

地表最大天文望遠鏡陣列啟動(World's largest ground-based space array to open in Chile)

法新社 – 2013年3月14日 上午1:05

(法新社智利查南托高原13日電) 在智利1個海拔5000公尺、幾乎零濕度、不見植被的不毛沙漠,全球最大型地表天文計畫今天啟動,準備以前所未見的能力探索宇宙。
 這個天文計畫是以「ALMA」(西班牙文「靈魂」之意)為名著稱的「阿塔卡馬大型毫米波╱亞毫米波陣列」(Atacama Large Millimeter-submillimeter Array)。參與計畫的天文學家馬柯尼說:「此地非常特別之處在於,就在這裡、在我們的頭上,幾乎沒有水汽存在,由於幾乎沒有水氣,不管天體、星系或恆星發散出什麼樣的光線,都可以不受干擾地來到這裡。」
馬柯尼(Gianni Marconi)驕傲地強調:「這是至今建造最大型的天文台。」
ALMA是北美、歐洲與亞洲多個機構的聯合計畫,參與計畫的科學家要找地方擺放這個世界上最大型的地表望遠鏡陣列時,他們尋找的是海拔高、濕度低、陽光普照、後勤進入相當容易的地點。
他們在智利與玻利維亞邊境的山區平原、旅遊城鎮聖彼得(San Pedro de Atacama)附近的查南托高原(Llano Chajnantor),發現了他們尋覓的地方。
科學家以超敏感儀器測試濕度時,一開始還以為儀器壞了,因為他們不相信濕度會這麼低。
由於幾乎沒有濕度干擾,ALMA 66座直徑7公尺到12公尺不等的天線,可以一窺宇宙最黑暗、最深處。
ALMA負責人德格拉夫(Thijs de Graaw)說:「科學界希望利用ALMA研究恆星組成、行星起源,不只是觀察我們太陽系裡正在發生的狀況,也想宇宙大爆炸之後,整個太陽系是如何創造的。」(譯者:中央社鄭詩韻)

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阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列計畫(ALMA)
中央研究院天文及天文物理研究所
[ALMA官方網站]
阿 塔卡瑪大型毫米波及次毫米波陣列(ALMA)是目前最大的地面望遠鏡興建計畫,由66座望遠鏡組成一個毫米波及次毫米波段的干涉儀,可視為次毫米波陣列的 擴大版,正於智利的阿塔卡瑪沙漠興建中,預計2013年竣工。由於集光面積大,加上位於高而乾燥區域的特性,將使得ALMA能進行靈敏的觀測,可望對冷宇 宙研究產生革命性影響。此儀器將是研究早期宇宙遺留輻射、恆星形成與演化、行星系統、星系、甚至生命起源的利器。

本計畫的三個主要合作夥 伴為北美、歐洲及東亞。臺灣分別受到ALMA日本計畫(ALMA-J)與ALMA北美計畫(ALMA-NA)的邀請而參與本計畫。2005年本所加入 ALMA-J,2007年臺灣加入ALMA-NA,本所擔任臺灣的執行機構。本所於台中興建東亞前段次系統整合中心(EA FEIC),負責組裝及測試17個屬於ALMA-J天線的接收機次系統,目前已全部組裝完成並交付運送至智利。

ALMA在2011年9月30日正式開放學術使用, 並進入為期9個月的先期科學觀測階段。其審查委員會從全球約900件申請案中,精挑細選112項觀測研究計畫,其中本所天文團隊成功爭取到了8件,成績亮眼。


圖片引自AFP法新社
View of a radio telescope antennas of the ALMA (Atacama Large Millimeter-submillimeter Array) project, in the Chajnantor plateau, Atacama desert, some 1500 km north of Santiago, pictured on March 12, 2013. The ALMA, an international partnership project of Europe, North America and East Asia with the cooperation of Chile, is presently the largest astronomical project in the world.

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