南極望遠鏡

南極望遠鏡（英語：The South Pole Telescope，簡稱：SPT）是一個位於南極洲南極點阿蒙森-史考特南極站的10米（394英寸）直徑的無線電望遠鏡。它是一個微波/毫米波望遠鏡，觀測的頻率範圍在70－300千兆赫茲（GHz）之間。南極望遠鏡的主要科學任務是調查南天球數千個星系團之間的聯繫，這些星系團可能約束暗能量的作用而處於平衡狀態^[1]。

南極望遠鏡
The South Pole Telescope in November 2009
基本資料
位置	南極點, 無值
座標	89°59′22″S 45°00′00″W
高度	2.8 公里
建築	2006年11月–2007年2月 年 (2006年11月–2007年2月)
啟用	2007年2月16日
望遠鏡型式	格里望遠鏡、無線電望遠鏡、cosmic microwave background experiment[*]
口徑	10.0 米、​1 米
集光面積	78.5 平方米
pole.uchicago.edu
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南極望遠鏡工作人員在南極望遠鏡前面的合影

這個望遠鏡由芝加哥大學、柏克萊加州大學、凱斯西儲大學、伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校、史密松天體物理台、科羅拉多大學博爾德分校、麥吉爾大學和戴維斯加利福尼亞大學等八所大學或機構組成的工作小組共同運行，由美國國家科學基金會提供資金支持。

在南極點的微波/毫米波觀測

南極點是地球上首屈一指的毫米波觀測地點。它的海拔為2800米（1.7英里），高海拔意味著所在地點的大氣很稀薄，而極端寒冷的氣候可以使空氣中的水氣含量保持在一個低水平^[2]。這在毫米波段的觀測中非常重要，因為傳入信號可能會被水蒸氣所吸收，而水蒸氣發出的輻射可能和天文信號相混淆。由於南極點太陽每天都不會升起或落下，所以大氣條件比較穩定，此外，南極點每年有幾個月處於極夜時期，太陽不會對毫米波觀測進行干擾。

望遠鏡

南極望遠鏡的直徑為10米（394英寸），它是一個地平式安裝的離軸格雷果里望遠鏡（Gregorian telescope）（在極點，經緯儀裝載的實際上是相同的赤道儀）。它的設計使其可以進行大視場的觀測（約1平方度）的同時，儘量減少地面溢出和望遠鏡光學散射造成系統不確定性。望遠鏡的表面打磨得非常光滑，曲面偏差只有大約25微米，可以進行亞毫米波觀測。望遠鏡的副鏡冷卻到10°K，而金屬網過濾器可以阻止多餘的高頻輻射，保持相機上的熱量下降。南極望遠鏡的關鍵優勢在於整個望遠鏡都可以進行掃描，因此在觀測時和望遠鏡反射鏡對應的梁不用移動。望遠鏡可在很短的時間裡大面積掃描天空，使它可以有效的調查大面積的天空。這個特點也是建造南極望遠鏡的科學目的所要求的^[1][3]。由於望遠鏡所出的特殊位置，它只能觀測南天球的天體，北天球的天體永遠無法觀測到。

觀測區

南極望遠鏡的焦點平面是一個有960元件輻射熱測量計排列形成的超導轉換邊界傳感器（transition edge sensors，TES），這也是現在世界上最大的轉換邊界傳感輻射熱測量計之一。南極望遠鏡的焦點平面分成六個楔形區，每個區域擁有160個探測器。這些楔形區有三個不同的觀測頻率：95 GHz, 150 GHz和220 GHz。焦點平面的模塊化使得它們可以根據實際需要分成多種不同的頻率配置。在2009年，南極望遠鏡的焦點平面有一個楔形區觀測95 GHz頻率，四個觀測150 GHz，一個觀測220 GHz。

科學任務

南極望遠鏡最重要的任務是進行超過1000平方度的巡天，利用蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應尋找星系團。蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應是由於宇宙微波背景輻射的光子和星系團的熱電離氣體相互作用而使觀測到的宇宙微波背景輻射發現歧變的現象。使用南極望遠鏡進行觀測3年應該可以在極其廣泛的紅移範圍內找到數千個星系團^{[4][5][6][7][8]}。這些星系團可能約束暗能量的作用而處於平衡狀態^[1][5]。

南極望遠鏡的任務和阿塔卡馬宇宙望遠鏡相似，兩者形成互補。

運行狀況

南極望遠鏡在2007年2月16日首次投入使用，並在2007年3月開始科學觀測。在2007年南半球的冬季，南極望遠鏡完成了試觀測和小範圍的觀測任務。2008年和2009年，南極望遠鏡完成大範圍的巡天觀測。2009年12月，望遠鏡的攝像機升級以應付2010年的觀測任務。目前南極望遠鏡仍在進行大範圍的巡天觀測。

科學貢獻

• SPT-CL J0546-5345：2008年發現。2008年－2011年是當時已知質量最大的遠星系團（即紅移>=1的星系團）。
• SPT-CL J2106-5844：2011年發現。是目前已知質量最大的遠星系團^[9][10]。
• 2013年7月29日，使用南極望遠鏡，天文學者偵測到宇宙微波背景輻射的長久以來理論預測的B模偏振，這或許能夠幫助繪製出宇宙物質分佈圖^[11]。

參考資料

1. Carlstrom, J. E.; Ade, P. A. R.; Aird, K. A.; Benson, B. A.; Bleem, L. E.; Busetti, S.; Chang, C. L.; Chauvin, E.; Cho, H.-M. The 10 Meter South Pole Telescope. Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 2011-05, 123 (903): 568–581 [2022-04-21]. arXiv:0907.4445 . doi:10.1086/659879. （原始內容存檔於2022-04-21） （英語）.
2. Chamberlin, Richard A. South Pole submillimeter sky opacity and correlations with radiosonde observations. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2001-09-16, 106 (D17): 20101–20113. doi:10.1029/2001JD900208 （英語）.
3. Ruhl, John; Ade, Peter A. R.; Carlstrom, John E.; Cho, Hsiao-Mei; Crawford, Thomas; Dobbs, Matt; Greer, Chris H.; Halverson, Nils w.; Holzapfel, William L. Zmuidzinas, Jonas , 編. The South Pole Telescope. USA: 11. 2004-10-08. doi:10.1117/12.552473.
4. Staniszewski, Z.; Ade, P. A. R.; Aird, K. A.; Benson, B. A.; Bleem, L. E.; Carlstrom, J. E.; Chang, C. L.; Cho, H.-M.; Crawford, T. M. GALAXY CLUSTERS DISCOVERED WITH A SUNYAEV-ZEL'DOVICH EFFECT SURVEY. The Astrophysical Journal. 2009-08-10, 701 (1): 32–41 [2022-04-21]. Bibcode:2009ApJ...701...32S. ISSN 0004-637X. doi:10.1088/0004-637X/701/1/32. （原始內容存檔於2022-04-21）.
5. Vanderlinde, K.; Crawford, T. M.; de Haan, T.; Dudley, J. P.; Shaw, L.; Ade, P. A. R.; Aird, K. A.; Benson, B. A.; Bleem, L. E. GALAXY CLUSTERS SELECTED WITH THE SUNYAEV-ZEL'DOVICH EFFECT FROM 2008 SOUTH POLE TELESCOPE OBSERVATIONS. The Astrophysical Journal. 2010-10-20, 722 (2): 1180–1196 [2022-04-21]. Bibcode:2010ApJ...722.1180V. ISSN 0004-637X. doi:10.1088/0004-637X/722/2/1180. （原始內容存檔於2022-04-21）.
6. High, F. W.; Stalder, B.; Song, J.; Ade, P. A. R.; Aird, K. A.; Allam, S. S.; Armstrong, R.; Barkhouse, W. A.; Benson, B. A. OPTICAL REDSHIFT AND RICHNESS ESTIMATES FOR GALAXY CLUSTERS SELECTED WITH THE SUNYAEV-Zel'dovich EFFECT FROM 2008 SOUTH POLE TELESCOPE OBSERVATIONS. The Astrophysical Journal. 2010-11-10, 723 (2): 1736–1747 [2022-04-21]. Bibcode:2010ApJ...723.1736H. ISSN 0004-637X. doi:10.1088/0004-637X/723/2/1736. （原始內容存檔於2022-04-21）.
7. Plagge, T.; Benson, B. A.; Ade, P. A. R.; Aird, K. A.; Bleem, L. E.; Carlstrom, J. E.; Chang, C. L.; Cho, H.-M.; Crawford, T. M. SUNYAEV–ZEL’DOVICH CLUSTER PROFILES MEASURED WITH THE SOUTH POLE TELESCOPE. The Astrophysical Journal. 2010-06-20, 716 (2): 1118–1135 [2022-04-21]. Bibcode:2010ApJ...716.1118P. ISSN 0004-637X. doi:10.1088/0004-637X/716/2/1118. （原始內容存檔於2022-04-21）.
8. Brodwin, M.; Ruel, J.; Ade, P. A. R.; Aird, K. A.; Andersson, K.; Ashby, M. L. N.; Bautz, M.; Bazin, G.; Benson, B. A. SPT-CL J0546-5345: A MASSIVE z >1 GALAXY CLUSTER SELECTED VIA THE SUNYAEV-ZEL'DOVICH EFFECT WITH THE SOUTH POLE TELESCOPE. The Astrophysical Journal. 2010-09-20, 721 (1): 90–97 [2022-04-21]. Bibcode:2010ApJ...721...90B. ISSN 0004-637X. doi:10.1088/0004-637X/721/1/90. （原始內容存檔於2022-04-21）.
9. Antarctica Telescope Finds Most Massive Distant Object -1000 Times Mass of Milky Way. The Daily Galaxy. 2011-04-12 [2011-04-12]. （原始內容存檔於2011-04-15）.
10. Foley, R. J.; Andersson, K.; Bazin, G.; de Haan, T.; Ruel, J.; Ade, P. A. R.; Aird, K. A.; Armstrong, R.; Ashby, M. L. N. DISCOVERY AND COSMOLOGICAL IMPLICATIONS OF SPT-CL J2106-5844, THE MOST MASSIVE KNOWN CLUSTER AT z>1. The Astrophysical Journal. 2011-04-20, 731 (2): 86 [2022-04-21]. Bibcode:2011ApJ...731...86F. ISSN 0004-637X. doi:10.1088/0004-637X/731/2/86. （原始內容存檔於2022-04-21）.
11. Samuel Reich, Eugenie. Polarization detected in Big Bang's echo. Nature. 2013-07-24 [2022-04-21]. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/nature.2013.13441. （原始內容存檔於2022-02-18） （英語）.

外部連結

• SPT（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• {South Pole Telescope REDIRECTION（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）