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大型ミリ波望遠鏡（LMT）（スペイン語: Gran Telescopio Milimétrico、またはGTM）、正式名称は大型ミリ波望遠鏡アルフォンソ・セラーノ（スペイン語: Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano ）は、波長約0.85～4mmの電波を観測するために作られた、その周波数帯域で世界最大の単一開口望遠鏡です。有効面の直径は50メートル（160フィート）、集光面積は1,960平方メートル（21,100平方フィート）です。 [ 1 ]
この望遠鏡は、メキシコで 5 番目に高い山であり、メキシコ最高峰ピコ デ オリザバの死火山であるシエラ ネグラの山頂、標高 4,850 メートル (15,910 フィート) にあり、プエブラ州のピコ デ オリザバ国立公園内にあります。これは、メキシコ(70%) とアメリカ(30%) の二国間共同プロジェクトであり、国立天体観測研究所(INAOE) とマサチューセッツ大学アマースト校によるものです。
LMTを用いたミリ波観測により、天文学者は星間物質中の塵によって隠されている領域を観測できるようになり、星形成に関する知識が深まります。この望遠鏡は、太陽系の微惑星や惑星、そして比較的低温で放射の大部分がミリ波である太陽系外原始惑星系円盤の観測にも特に適しています。[ 2 ]
LMTの使命は、1)先駆的な研究を追求すること、2)将来の世代の科学者や技術者を育成すること、3)社会の利益のために新しい技術を開発することです。[ 3 ] LMTは主に熱的に低温の天体を研究しており、そのほとんどは大量の宇宙塵や分子ガスと関連しています。関心のある天体には、彗星、惑星、原始惑星系円盤、進化した星、星形成領域と銀河、分子雲、活動銀河核（AGN）、高赤方偏移銀河、銀河団、宇宙マイクロ波背景放射などがあります。[ 4 ]
LMTは、直径50mの反射主面（M1）を備えた湾曲カセグレン光学系を採用しており、主面は5つの同心円状に配置された180個のセグメントで構成されています。リング内のセグメント数は、皿の中心から外側に向かって、最も外側の3つのリングでそれぞれ12、24、48となっています。各セグメントは4つのアクチュエータを介して望遠鏡の構造に接続されており、能動的な反射主面を実現しています。さらに、各セグメントは8枚の精密な電鋳ニッケル製サブパネルで構成されています。反射副面（M2）は直径2.6mで、こちらも9枚の電鋳ニッケル製サブパネルで構成されており、精密な焦点調整、横方向のオフセット、傾斜を可能にする能動的な六脚架台によって望遠鏡に取り付けられています。六脚架台は金属製の四脚架台を介して望遠鏡に取り付けられています。最後に、反射三次面（M3）はほぼ平坦で、長軸が1.6mの楕円形をしており、光ビームを受光器に送ります。[ 5 ]
INAOEとUMass-Amherstは1994年11月17日に大型ミリ波望遠鏡プロジェクトの開発に関する協定に署名したが、望遠鏡の建設は1998年まで始まらなかった。[ 6 ] [ 7 ]最初の観測は2011年6月に AzTECカメラとRedshift Search Receiver（RSR）を使用してそれぞれ1.1mmと3mmで行われた。[ 8 ] 2013年5月には初期科学フェーズが始まり、10以上の科学論文が発表された。LMTの正式名称は、プロジェクトの発起人であるAlfonso Serrano Pérez-Grovasを称えるため、2012年10月22日に「大型ミリ波望遠鏡アルフォンソ・セラーノ」に変更された。
LMTの計測機器群は、ヘテロダイン受信機と広帯域連続波カメラで構成されており、その一部は現在も開発中である。
TolTECは3バンドイメージング偏光計で、2021年12月に実験室での試験を完了し、LMTに設置され、その後2023年までいくつかの段階を経て運用が開始されました。[ 11 ] TolTECは7000個の偏光感応型運動誘導検出器（KID）を使用して、3つのバンド（1.1、1.4、2.1ミリメートル）で同時に空を画像化できます。TolTECの各観測では、3つのバンドすべてで全強度（I）と2つのストークスパラメータ（QとU）を測定する9つの独立した画像が生成されます。宇宙には塵がほぼ遍在しているため、TolTECの科学的範囲は、宇宙論、銀河団の物理学、宇宙の歴史に沿った銀河の進化と星形成、星形成プロセスと分子雲の関係、太陽系の小天体など、多岐にわたります。この装置は、空の迅速なマッピングができるように設計されており、廃止された AzTEC 装置の 8 倍以上のマッピング速度を実現できます。[ 12 ] TolTEC プロジェクトは、米国国立科学財団 (NSF)の資金提供を受けています。
SEQUOIAは、85～116GHz帯で動作し 、2fλ間隔で配置された正方形ホーンによって給電される、二重偏波4×4アレイに配置された32ピクセルの極低温焦点面アレイを使用します。アレイは18Kまで冷却され、UMassで設計された低雑音リン化インジウム（InP）モノリシックマイクロ波集積回路（MMIC）プリアンプを使用して、85～107GHz帯で55Kの特性受信雑音を実現し 、116GHzでは90Kに増加します 。
単一のチューニングで75～110GHzの90GHz大気窓をカバーするために、瞬時受信帯域幅を最大化するように設計された、斬新なMMICベースの受信機。 受信機は、デュアルビームおよびデュアル偏波構成で配置された4つのピクセルを備えています。直交偏波は、導波管ベースの直交モード変換器で結合されます。 高速ファラデー回転偏波スイッチとワイヤーグリッドを使用して、各受信機への反射ビームと送信ビームを交換することにより、空上で1kHzのビーム切り替えが実現されます。この超広帯域受信機は、通常、75～110GHzの間で50K未満の雑音温度を達成します 。赤方偏移探索受信機は、機械的な可動部品を使用しないため、ベースラインの安定性が非常に高く、宇宙論的距離にある星形成銀河からのCOラダーの赤方偏移遷移の検出に最適です。 38GHzの周波数帯域全体を31MHz （90GHzで100km/s ）の分解能 でカバーする革新的な広帯域アナログ自己相関器システムが、補助分光計として機能します。
AzTECミリ波カメラは、1.1mm波長で動作するように開発されました。コンパクトな六角形のパッケージに配置された144個の窒化ケイ素マイクロメッシュボロメータアレイで構成され、1.4 fλ間隔で配置されたホーンアレイから光が供給されます。検出器は3He閉サイクルクライオスタット内で約250 mKまで冷却され、約3 mJy Hz-1/2ピクセルの感度を実現しています。LMTにおけるAzTECの視野は2.4分角四方で、望遠鏡の動きや反射二次面の動きを通して、完全にサンプリングされた画像を撮影することができます。