ビンゴ（望遠鏡）

ビンゴ

別名	中性ガス観測における重粒子音響振動
場所	アギアール、パライバ、ブラジル
座標	南緯7°02′57″ 西経38°15′46″ / 南緯7.0492° 西経38.2628° / -7.0492; -38.2628
波長	23.79 cm (1.260 GHz)～30.59 cm (980 MHz)
望遠鏡スタイル	電波望遠鏡
直径	40 メートル (131 フィート 3 インチ)
二次直径	35.6 m (116 フィート 10 インチ)
Webサイト	詳しくはこちら
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BINGO（統合中性ガス観測からのバリオン音響振動）は、現在建設中の40メートル（130フィート）のトランジット 電波望遠鏡で、強度マッピングによって赤方偏移した 水素線放射（z = 0.13〜0.45）を観測し、無線周波数帯のバリオン音響振動（BAO）を通じて暗黒エネルギーを測定します。 ^{[1] [2] [3]}

BINGOプロジェクトはサンパウロ大学が主導する国際協力プロジェクトであり、ブラジル（国立宇宙研究所、カンピナ・グランデ連邦大学）、中国（揚州大学）、イギリス（マンチェスター大学、ロンドン大学ユニバーシティ・カレッジ）など多くの国の研究者と協力し、上海交通大学（中国）、基礎科学研究所（韓国）、パリ天体物理学研究所（フランス）、ローマ大学（イタリア）、カナリア天体物理学研究所（スペイン）、マックス・プランク研究所（ドイツ）、クワズール・ナタール大学（南アフリカ）、イタジュバ連邦大学（ブラジル）、カリリ連邦大学（ブラジル）などの機関からの支援も受けています。^[3]

この電波望遠鏡は、主にサンパウロ大学ペスキーサ財団 (FAPESP) ^[4]とパライバ州政府によって資金提供されており、サンパウロ大学物理学研究所の研究者エルシオ・アブダラ氏が監督しています。

BINGOは2つの鏡で構成されます。40メートルの主鏡は空からの放射線を副鏡に反射し、副鏡は放射線を28個のホーンの焦点面に向けます。信号は受信機と分光計に集束され、その後、コンピューターのデータ分析パイプラインを通じてデータが分析されます。^[4]

電波望遠鏡はブラジル北東部パライバ州アギアール市近郊のウルブ山脈に設置される予定である。 ^[5]ウルグアイ、リオグランデドスル州、サンパウロ州、ゴイアス州も候補地として検討された。パライバ州が選ばれたのは、その場所の無線周波数干渉のレベルが低いためである。^[6]

この望遠鏡は0.98GHzから1.26GHzの周波数範囲で作動する。 ^[7] 28台の受信機からなるフィードホーンアレイにより、空が望遠鏡の視野を通り過ぎる際に15°の偏角帯をマッピングする。2018年3月、ブラジルで望遠鏡の組み立てとホーンの設計と製造が進行中であった。^[7]建設の完了は2022年頃と見込まれている。^[8]

水素は宇宙で最も豊富な元素であり、既知の通常の物質（バリオン物質とも呼ばれる）の約 75% を構成しています。水素はさまざまな方法で存在しますが、中性水素 (HI) が最も一般的です。量子力学によると、特定の電子遷移のみが発生し、放出される光子のエネルギーが制限され、どの輝線が観測されるかが決まります。陽子と電子のスピン間の相互作用により、整列したスピン状態と反平行なスピン状態に関連するエネルギー差が非常に小さく、1.4 GHz の周波数に相当する 21 cm の波長の光子が生成されます。このプロセスはスピンフリップ遷移と呼ばれ、水素の微細構造に関連しています。

現在サンパウロで建設中のビンゴ電波望遠鏡は、パライバの奥地にあるウルブ山脈のピアンコ地域に設置され、サンパウロとブラジル北東部の地域開発の触媒的役割を果たしています。この電波望遠鏡は、革新的で科学的な進歩に加え、地域と国の成長に多くの可能性をもたらします。

この文脈において、このプロジェクトは研究者、教育者、科学コミュニケーター、ジャーナリスト、その他のコミュニケーション専門家で構成される教育および科学普及チームを特徴としています。この学際的なチームは、科学文化の構築と強化に積極的に関与しています。USPの物理学研究所とコミュニケーション教育センター、 Unicampの高度ジャーナリズム研究研究所、およびUFCGの共同作業は、サンパウロとパライバの両方で科学教育と普及に特化したイニシアチブを開発することに重点を置いています。^[9]

ピアンコ地域はパライバ州の中でも経済的に恵まれない地域の一つで、教育指標は州平均を下回っています。さらに、この地域では高等教育へのアクセスが最も低い地域です。ピアンコの都市では光ファイバーケーブルやデジタルガバナンスシステムのためのリソースなどのインフラプロジェクトが進行中ですが、この地域には専門職が不足しているため、これらの取り組みの効果的な実施は限られています。

ビンゴ電波望遠鏡は、地域の生産システムに介入し、労働力の訓練の強化や、サービスが行き届いていない地域の経済の推進に貢献する大きな可能性を秘めています。この地域で展開される活動は、新たな雇用機会を創出するだけでなく、地元の科学文化の確立と強化を通じて、住民に新たな視点を提供することも目的としています。

ビンゴがピアンコ地域の人々の日常生活に欠かせないものとなることを考えると、電波望遠鏡の設置にまつわる自然な好奇心を活用して、地元の学校で科学文化の形成を促進することができます。ビンゴ電波望遠鏡が設置されているアギアールの町では、宇宙論はSTEAM（科学、技術、工学、芸術、数学）文化を確立し強化する上で重要な役割を果たしています。この作業は、この目的のためにリソースを割り当てているカンピナグランデ連邦大学（UFCG）の支援を受けて行われています。

UFCG は、パライバの奥地最大の都市であるカハゼイラスに、教員養成に重点を置いたキャンパスを維持しています。BINGO プロジェクトには、奥地に天文学専用の科学博物館を建設することが含まれており、電波望遠鏡の制御室もそこに設置されます。この博物館は、科学普及活動の中心的役割を果たし、教育活動やこの分野の将来の大学院課程の拠点として機能します。BINGO 電波望遠鏡には、教育と科学普及活動の専門チームがあります。このプロジェクトは現在サンパウロで建設中であり、パライバの奥地、ピアンコとして知られる地域に設置されます。革新的な可能性と科学的発展に加えて、電波望遠鏡は、サンパウロとブラジル北東部の両方で地域開発を推進するさまざまな可能性を提供します。

この文脈において、教育および科学普及チームは、研究者、教育者、科学コミュニケーター、ジャーナリスト、およびその他のコミュニケーション専門家で構成されています。このチームは、この地域の科学文化の構築と強化に取り組んでいます。USP の物理学研究所とコミュニケーションおよび教育センター、Unicamp の高度ジャーナリズム研究研究所、およびカンピナ グランデ連邦大学は、サンパウロとパライバで科学教育と普及に重点を置いた取り組みを展開しています。

ピアンコ地域はパライバ州で最も貧しい地域の一つと考えられており、教育指標は州平均を下回り、高等教育へのアクセスも限られています。この地域の都市では光ファイバーケーブル敷設プロジェクトやデジタルガバナンスシステム構築のためのリソースが割り当てられていますが、専門家の不足により、これらの取り組みの効果的な実施が妨げられています。

BINGO プロジェクトは、地域の生産システムに介入し、労働力の訓練の改善に貢献し、恵まれない地域の経済を活性化させる可能性を秘めています。この地域で展開される活動は、新たな雇用機会を創出するだけでなく、科学的文化の確立と強化を通じて、市民に新たな視点をもたらすことを目指しています。

BINGO 電波望遠鏡はピアンコ地域の人々の日常生活の一部となるため、その設置にまつわる自然な好奇心を利用して、地元の学校で科学文化の形成を促進することができます。

ビンゴ電波望遠鏡は、科学研究の促進と高等教育の専門家の養成において基本的な役割を果たしており、それによって科学的知識の構築と国内市場向けの専門家の育成を推進している。^[10]

BINGO プロジェクトは、さまざまな参加機関の学部生から博士課程の学生までが研究対象としています。ブラジルでは、これらの学生は、サンパウロ研究財団 ( FAPESP )、高等教育人材向上調整局 ( CAPES )、国立科学技術開発評議会 ( CNPq )、およびカンピナグランデ連邦大学研究・普及担当副学長から奨学金や助成金を受けています。

ビンゴは、クロスド・ドラゴン光学設計の電波望遠鏡です。この設計では、2つの主鏡を使用して、空から入ってくる放射線を捕らえて方向付けます。主鏡は半短軸の半径が20メートルの放物面形状で、その機能は放射線を捕らえることです。この放射線は、半短軸が17.8メートルの双曲面形状の副鏡に反射され、28個のホーンアンテナが配置されている焦点面に信号を向けます。^{[11] [12]}

焦点面には、受信機用の電波を集めるホーンアンテナが 28 個あります。これらのホーンアンテナの配置は、ダブルレクタンギュラーと呼ばれる方式に従っており、7 個のホーンアンテナが 4 列に並んで配置されています。この配置により、各ホーンアンテナが他のホーンアンテナの観測ギャップをカバーすることができ、より均一な空の観測が可能になります (空のマッピングは地球の自転によって行われます)。この配置は、BINGO がトランジット望遠鏡、つまりドリフトスキャン戦略を採用していることを考慮して決定されました。この戦略では、望遠鏡は高度と方位が固定された領域に向けられ、空のマッピングは地球の自転によって行われます。

国立宇宙研究所（INPE）は、ホーンアンテナの設計、試作品の製作、試験、電波望遠鏡の電子部品の開発に携わっています。さらに、INPEは較正技術とデータ分析の開発と試験にも貢献しています。同研究所はプロジェクトの管理委員会にも参加しています。^[13]

ビンゴ電波望遠鏡は、世界中の同種の機器と比較してコスト削減に重点を置いて設計されました。電子部品の一部はすでに市場で入手可能ですが、電波望遠鏡の3つの主要要素であるホーン、偏光導波管（マジックティー）、デジタルバックエンドは、プロジェクトの研究者チームによって克服されている技術的な課題を提示しています。^[14]

これらのコンポーネントの開発と構築に使用される技術とプロセスは、さまざまな分野で応用されており、国内産業にチャンスを提供します。

ホーンは宇宙信号を検出するのに必要な高感度を実現する要素です。

このプロトタイプは国立宇宙研究所(INPE)で開発され、INPE の研究者とエンジニアが地元の業界にプロトタイプの構築に関するトレーニングと指導を提供しました。この技術の進歩は、新しいアンテナ構築技術の開発を可能にし、国内の通信業界の発展に貢献できる重要な成果です。

ホーンは、プロジェクトの研究者とエンジニアのチームによって開発された、椅子のような形状の押し出し加工されたアルミニウムリングで構成されています。このプロファイルにより、生産の最適化が可能になり、原材料の使用が削減され、結果としてプロジェクトコストが削減されます。

電波望遠鏡はパライバ州アギアール市のウルブ山地に設置される予定である。ウルグアイ、リオグランデドスル州、サンパウロ、ゴイアスなど、いくつかの場所が検討された。パライバの場所が選ばれたのは、検討された選択肢の中で無線周波数干渉（RFI）のレベルが最も低かったためである。^[15]

現在、ウイラプル電波望遠鏡はカンピナグランデ連邦大学に設置され、運用されている。これは、ビンゴホーンアンテナの設置前に運用試験に使用されているホーンアンテナから構成されている。将来的には、ウイラプルは、ビンゴのFRB信号の探索を強化するために設計された「アウトリガー」と呼ばれる一連の検出器のプロトタイプとして機能する予定である。^[16]

1) BINGO プロジェクト - I. 統合中性ガス観測による重粒子音響振動。

2) BINGO プロジェクト - II. 機器の説明。

3) BINGO プロジェクト - III. 焦点面の光学設計と最適化。

4) BINGO プロジェクト - IV. ミッションパフォーマンス評価と予備コンポーネント分離ステップのシミュレーション。

5) BINGO プロジェクト V: 成分分離とバイスペクトル分析のさらなるステップ。

6) BINGO プロジェクト - VI. HI ハローの占有分布と模擬構築。

7) BINGO プロジェクト VII: 21cm 強度マッピングによる宇宙予測。

8) BINGO プロジェクト - VIII. HI 強度マッピングシミュレーションにおける BAO 信号の回復。

9) 統合中性ガス観測からの重粒子音響振動: 広帯域コルゲートホーンの構築とテスト。

10) 統合中性ガス観測による重粒子音響振動: 赤方偏移範囲 0.13 < z < 0.45 の 21cm 水素線を観測する装置 - ステータス更新。

11) 統合中性ガス観測による重粒子音響振動：無線周波数干渉測定と望遠鏡設置場所の選択。

12) GNILCを使用したBINGO 21cmシミュレートマップにおけるシンクロトロンモデルと周波数分解能のテスト。

BINGOはサンパウロ州研究支援財団（FAPESP）、MCTIC-FINEPによって資金提供されています。 ^[17] BINGOプロジェクトに参加している機関は次のとおりです。^{[7] [18]}

• ブラジル:サンパウロ大学(USP)、スペイン国立ペスキーサス研究所(INPE)、カンピナグランデ連邦大学(UFCG)、イタジュバ連邦大学(UNIFEI)、カリリ連邦大学(UFCA)
• 中国：揚州大学、上海交通大学
• イギリス：ロンドン大学ユニバーシティ・カレッジ、マンチェスター大学
• フランス:パリ南大学- 天体物理学空間研究所