연구진은 차세대 센티미터~서브밀리미터 망원경이 우주배경복사(CMB) B 모드처럼 미약한 신호를 측정하기 위해 필요한 원거리 사이드로브(far-sidelobe) 응답 제어를 위해, 기존 전자기 모델링보다 계산 비용이 낮은 회절 기반 빔 모델링 방법을 개발했다. 이 방법으로 BICEP3의 원거리 사이드로브를 모델링한 결과 현장 빔 측정값과 정성적으로 잘 일치했으며, 이를 이용해 아타카마 사막 세로 토코(Cerro Toco) 사면 근처를 스캔하는 특정 관측 시나리오에서의 사이드로브 온도 픽업을 계산했다. 연구진은 이 프레임워크가 개념 설계 단계에서 관측기기 배플링 최적화와 효율적인 스캔 전략 도출에 가장 유용하다고 밝혔다.
arXiv astro-ph.IM (관측기기)
![Final still from Fermi video [<a href="http://bit.ly/Y2K4LN" rel="nofollow">bit.ly/Y2K4LN</a>]. Credit: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration ----- NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope orbits our plan](/space/_next/image?url=https%3A%2F%2Fimages-assets.nasa.gov%2Fimage%2FGSFC_20171208_Archive_e001547%2FGSFC_20171208_Archive_e001547~orig.jpg&w=3840&q=75)
칠레 아타카마 사막 고도 5,200m에 위치한 우주배경복사(CMB) 관측 실험인 사이먼스 천문대(Simons Observatory)가 6m 대구경 망원경(LAT)에 적용한 극저온 초전도 검출기 판독 시스템의 설계와 초기 성능을 공개했다. 천문대는 LAT과 원시 중력파 신호를 탐색하는 0.42m 소구경 망원경 3기를 운영하며, 네 대의 망원경에 걸쳐 약 10만 개의 광결합 전이단 센서(TES) 볼로미터를 배치했다. 판독 시스템은 마이크로파 주파수 다중화 방식으로 전송선 1개당 광결합 볼로미터 860개를 동시에 읽어내며, 이는 현재까지 천문 관측에 투입된 최대 규모의 초전도 센서 배치라고 연구진은 설명했다. 이번 논문은 LAT 극저온 수신기의 검출기 6만 3,000개를 담당하는 판독 시스템에 초점을 맞췄고, 초기 운영 단계에서 광결합 볼로미터의 81.4%를 성공적으로 판독해 당초 전망치를 웃돌았으며 판독 잡음 등가 전류도 배치 전 규격에 부합했다고 보고했다.
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칠레 아타카마 사막 고도 5,200m에서 운영되는 사이먼스 관측소(Simons Observatory)의 소구경 망원경(SAT)은 원시 중력파의 흔적을 CMB 편광의 대각도 B-모드에서 찾기 위해 30~280GHz 사이 6개 주파수 대역을 관측한다. 90GHz와 150GHz 대역에서 작동하는 첫 두 대의 중간주파수(MF) SAT는 2023년 말 시운전 관측을 시작했으며, 각 망원경은 가강수량(PWV) 1mm 조건에서 약 9,400개의 전이단 센서(TES)를 바이어스 상태로 운용해 일반적으로 80%의 수율을 보였다. 행성 관측을 통해 광학 성능과 기기 응답 교정, 종단간 광학 효율을 측정한 결과 기기 모델 예측 범위 안에 들어왔다. 통상적 관측 조건에서 두 망원경을 합친 잡음등가온도는 90GHz에서 2.4 μK_CMB√s, 150GHz에서 3.2 μK_CMB√s로, 관측소의 기준 순간 감도 목표를 크게 상회하는 성능을 나타냈다.
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사이먼스 천문대(Simons Observatory) 소구경 망원경(SAT)에 처음 도입된 극저온 연속 회전 반파장판(HWP) 편광 변조기 3대의 현장 회전 성능이 공개됐다. SAT는 칠레 북부 아타카마 사막 해발 5,200m에서 우주배경복사(CMB) 편광을 관측해 원시 B-모드 편광을 탐색하며, 대기 1/f 잡음 억제와 계통 오차 완화를 위해 지름 505mm·50K 극저온 HWP 편광 변조기를 사용한다. 연구팀은 회전 재구성 기법을 제시해 회전각 정확도·안정성·변위·진동을 평가했고, 관측의 99.9% 이상에서 요구 회전각 정확도를 달성했으며 잡음 수준 중앙값은 0.16 μrad√s였다. 로터 변위는 1차원 측정에서 0.06 μm√s의 정확도로 측정됐다. 연구팀은 이 결과가 SAT의 과학 목표 달성을 위한 중요한 진전이라고 밝혔다.
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