„BOOMERanG“ – Versionsunterschied
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Das '''BOOMERanG'''-Experiment (kurz für „'''B'''alloon '''O'''bservations '''O'''f '''M'''illimetric '''E'''xtragalactic '''R'''adiation '''an'''d '''G'''eophysics“ – Ballonbeobachtungen von extragalaktischer Millimeterstrahlung und für die Geophysik) maß während dreier [[Ballon]]flüge die Eigenschaften der [[Kosmische Hintergrundstrahlung|kosmischen Hintergrundstrahlung]]. |
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The '''BOOMERanG experiment''' ('''B'''alloon '''O'''bservations '''O'''f '''M'''illimetric '''E'''xtragalactic '''R'''adiation '''an'''d '''G'''eophysics) measured the [[cosmic microwave background radiation]] of a party of the sky during three sub-orbital ([[high altitude balloon|high altitude]]) [[balloon]] flights. It was the first experiment to make large, high fidelity images of the CMB temperature anisotropies. By using a telescope which fly over 42.000 metres high, it was possible to reduce the absorbtion of the atmosphere for microwave waves to a minimum. This allows massive cost reduction compared to a satellite probe, though only a small part of the sky could be scanned. |
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Dabei gelang es zum ersten Mal, zuverlässige und detaillierte Bilder der winzigen [[Temperatur]]fluktuationen dieser Strahlung festzuhalten. Grund für den Einsatz eines Ballons war der Umstand, dass die zu messende [[Mikrowellen]]strahlung durch die Erdatmosphäre größtenteils absorbiert wird. Die ballongestützten Beobachtungen fanden rund 42 Kilometer über dem Erdboden statt, auf einer Höhe, wo die Mikrowellenstrahlen noch gut nachzuweisen sind. Die Nutzung eines Ballons war dabei deutlich billiger als eine satellitengestützte Mission; allerdings ergab sich der Nachteil, dass so nur ein kleiner Himmelsausschnitt beobachtet werden konnte. |
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The first was a test flight over [[North America]] in [[1997]]. In the two subsequent flights in [[1998]] and [[2003]] the ballon was started at the [[McMurdo Station]] in the Antarctic. It used the [[Polar vortex]] winds to circle around the south pole and returning within 2 weeks back. From this phenomena the telescope has his name. |
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Der erste Testflug fand im Jahre 1997 über [[Nordamerika]] statt. Die zwei folgenden Flüge in den Jahren 1998 und 2003 begannen jeweils an der [[McMurdo-Station]] in der Antarktis. Dort sorgt der [[Polarwirbel]] dafür, dass der Ballon nach rund zwei Wochen wieder an seinen Startort zurückkehrt – wie die australischen [[Bumerang]]s, von denen sich der Name des Experiments ableitet. |
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==Instrumentation== |
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The experiment uses [[Bolometer|bolometers]]<ref>{{cite web | title = Instrumentation of the BOOMERranG experiment | publisher = Ted's Weblog | date = 2002-01-29 | url = https://cmb.phys.cwru.edu/kisner/b2kweblog/hardware.html | accessdate = 2007-04-06}}</ref> for radiation detection. These bolometers are kept at a temperature of 0.27 Kelvins. At this temperature the material has a very low heat capacity according to the [[Debye model|Debye law]], thus incoming microwave light will cause a strong temperature change proportional to the intensity of the incoming waves which is measured with sensitiv thermometeres. |
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Leitender Wissenschaftler von italienischer Seite war [[Paolo de Bernardis]], von amerikanischer [[Andrew E. Lange]]. |
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A 1.2 mirror<ref>{{cite web | title = Boomerang Instrument | publisher = Caltech Observational Cosmology Group | date = 2003-06-01 | url = https://www.astro.caltech.edu/~lgg/boomerang_instr.htm | accessdate = 2007-04-06}}</ref> focuses the microwaves onto the focal plane which consist of 16 horns. These horns, operating at 145 GHz, 245 GHz and 345 GHz, are arranged into 8 pixel. So only a tiny fraction of the sky can be seen concurrently so the telescope has to rotate to scan the whole field of view. |
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== Instrumente == |
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[[Image:Boomerang_CMB.jpeg|thumb|200px|right|CMB Anisotropy measured by BOOMERanG]] |
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Together with experiments like Saskatoon, TOCO, MAXIMA, and others, the Boomerang data from 1997 and 1998 determined the angular diameter distance to the surface of last scattering with high precision. When combined with complementary data regarding the value of [[Hubble's law|Hubble's constant]], the Boomerang data determined that the geometry of the Universe to be flat (see |
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[https://xxx.arxiv.org/abs/astro-ph/9911445] and [https://xxx.arxiv.org/abs/astro-ph/0004404]) , supporting the [[supernova]] evidence for the existence of dark energy. The 2003 flight of Boomerang resulted in extremely high signal to noise maps of the CMB temperature anisotropy, and a measurement of the polarization of the CMB. |
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Das Teleskop von BOOMERanG hat einen Spiegel mit 1,2 Meter Durchmesser, der die Mikrowellen in der Brennebene fokussiert. Dort sitzen 16 Antennenhörner, die das Blickfeld in acht mal zwei Pixel aufteilen. Dementsprechend kann zu jeder Zeit nur ein winziger Himmelsausschnitt beobachtet werden; um die zu beobachtende Himmelsregion abzutasten, muss das gesamte Teleskop gedreht werden.<ref>{{cite web | title = Boomerang Instrument | publisher = Caltech Observational Cosmology Group | date = 2003-06-01 | url = https://www.astro.caltech.edu/~lgg/boomerang/boomerang_instr.htm | accessdate = 2017-03-28}}</ref> |
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==References== |
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Kernstück von BOOMERanG sind spezielle [[Bolometer]] zum Nachweis von Mikrowellenstrahlung. Die Bolometer sind auf eine Temperatur von 0,27 [[Kelvin]] heruntergekühlt. Dem [[Debye-Modell]] zufolge hat das Material bei solch tiefen Temperaturen eine sehr geringe [[Wärmekapazität]]. Einfallende Mikrowellen führen daher zu signifikanter Temperatursteigerung proportional zur Intensität der ankommenden Strahlung. Die Temperaturänderung wird mit hochempfindlichen [[Thermometer]]n nachgewiesen.<ref>{{cite web | title = The BOOMERANG Telescope | publisher = Ted’s Weblog | date = 2002-01-29 | url = https://cmb.phys.cwru.edu/kisner/b2kweblog/hardware.html | accessdate = 2021-11-04 | offline = | language = englisch | archiveurl = https://web.archive.org/web/20070213174811/https://cmb.phys.cwru.edu/kisner/b2kweblog/hardware.html | archivedate = 2007-02-13 }}</ref> |
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==See also== |
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*[[Cosmic microwave background experiments]] |
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*[[Observational cosmology]] |
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== Ergebnisse == |
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[[Datei:Boomerang CMB.jpeg|200px|mini|Von BOOMERanG gemessene Temperaturfluktuationen der Hintergrundstrahlung]] |
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*[https://boom.caltech.edu Main (Caltech) Site] |
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Aus den BOOMERanG-Daten von 1997 und 1998, zusammen mit den Messungen von Experimenten wie Saskatoon, TOCO und MAXIMA, ergaben sich wichtige Kenngrößen der Fluktuationen der kosmischen Hintergrundstrahlung. Kombiniert man diese Daten mit dem durch andere Messungen ermittelten Wert der [[Hubble-Konstante]], kann man darauf schließen, dass der Kosmos eine flache, [[Euklidische Geometrie|euklidische]] Geometrie besitzt.<ref>Siehe |
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{{arXiv|astro-ph/9911445}} und {{arXiv|astro-ph/0004404}}</ref> |
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*[https://it.arxiv.org/abs/astro-ph/0209132v1 Polarization Sensitive Bolometric Detector] |
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Dies stützt das Ergebnis von [[Supernova]]-Beobachtungen, die auf eine beschleunigte Ausdehnung des Weltalls und die Existenz so genannter [[Dunkle Energie|dunkler Energie]] hinweisen. Der 2003 durchgeführte zweite Südpol-Flug ergab eine Karte der Temperaturfluktuationen, die ein deutlich besseres Signal-Rauschverhältnis aufwies. Außerdem wurde die Polarisierung der Hintergrundstrahlung vermessen. |
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== Siehe auch == |
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[[cs:BOOMERanG]] |
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* [[Kosmische Hintergrundstrahlung]] |
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[[es:Experimento BOOMERanG]] |
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* [[Beobachtende Astronomie]] |
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[[fr:BOOMERanG (aéronautique)]] |
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== Weblinks == |
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* [https://www.astro.caltech.edu/~lgg/boomerang/boomerang_front.htm Homepage von BOOMERanG am Caltech] |
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* Beschreibung der eingesetzten Detektoren. {{arXiv|astro-ph/0209132v1}} |
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== Einzelnachweise == |
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[[Kategorie:Radioastronomie]] |
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Aktuelle Version vom 14. Dezember 2022, 00:13 Uhr
Das BOOMERanG-Experiment (kurz für „Balloon Observations Of Millimetric Extragalactic Radiation and Geophysics“ – Ballonbeobachtungen von extragalaktischer Millimeterstrahlung und für die Geophysik) maß während dreier Ballonflüge die Eigenschaften der kosmischen Hintergrundstrahlung.
Dabei gelang es zum ersten Mal, zuverlässige und detaillierte Bilder der winzigen Temperaturfluktuationen dieser Strahlung festzuhalten. Grund für den Einsatz eines Ballons war der Umstand, dass die zu messende Mikrowellenstrahlung durch die Erdatmosphäre größtenteils absorbiert wird. Die ballongestützten Beobachtungen fanden rund 42 Kilometer über dem Erdboden statt, auf einer Höhe, wo die Mikrowellenstrahlen noch gut nachzuweisen sind. Die Nutzung eines Ballons war dabei deutlich billiger als eine satellitengestützte Mission; allerdings ergab sich der Nachteil, dass so nur ein kleiner Himmelsausschnitt beobachtet werden konnte.
Der erste Testflug fand im Jahre 1997 über Nordamerika statt. Die zwei folgenden Flüge in den Jahren 1998 und 2003 begannen jeweils an der McMurdo-Station in der Antarktis. Dort sorgt der Polarwirbel dafür, dass der Ballon nach rund zwei Wochen wieder an seinen Startort zurückkehrt – wie die australischen Bumerangs, von denen sich der Name des Experiments ableitet.
Leitender Wissenschaftler von italienischer Seite war Paolo de Bernardis, von amerikanischer Andrew E. Lange.
Instrumente
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Das Teleskop von BOOMERanG hat einen Spiegel mit 1,2 Meter Durchmesser, der die Mikrowellen in der Brennebene fokussiert. Dort sitzen 16 Antennenhörner, die das Blickfeld in acht mal zwei Pixel aufteilen. Dementsprechend kann zu jeder Zeit nur ein winziger Himmelsausschnitt beobachtet werden; um die zu beobachtende Himmelsregion abzutasten, muss das gesamte Teleskop gedreht werden.[1]
Kernstück von BOOMERanG sind spezielle Bolometer zum Nachweis von Mikrowellenstrahlung. Die Bolometer sind auf eine Temperatur von 0,27 Kelvin heruntergekühlt. Dem Debye-Modell zufolge hat das Material bei solch tiefen Temperaturen eine sehr geringe Wärmekapazität. Einfallende Mikrowellen führen daher zu signifikanter Temperatursteigerung proportional zur Intensität der ankommenden Strahlung. Die Temperaturänderung wird mit hochempfindlichen Thermometern nachgewiesen.[2]
Ergebnisse
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Aus den BOOMERanG-Daten von 1997 und 1998, zusammen mit den Messungen von Experimenten wie Saskatoon, TOCO und MAXIMA, ergaben sich wichtige Kenngrößen der Fluktuationen der kosmischen Hintergrundstrahlung. Kombiniert man diese Daten mit dem durch andere Messungen ermittelten Wert der Hubble-Konstante, kann man darauf schließen, dass der Kosmos eine flache, euklidische Geometrie besitzt.[3]
Dies stützt das Ergebnis von Supernova-Beobachtungen, die auf eine beschleunigte Ausdehnung des Weltalls und die Existenz so genannter dunkler Energie hinweisen. Der 2003 durchgeführte zweite Südpol-Flug ergab eine Karte der Temperaturfluktuationen, die ein deutlich besseres Signal-Rauschverhältnis aufwies. Außerdem wurde die Polarisierung der Hintergrundstrahlung vermessen.
Siehe auch
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Weblinks
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- Homepage von BOOMERanG am Caltech
- Webseite mit Messergebnissen
- Bericht über den Flug 1998
- Bericht über den Flug 2003
- Beschreibung der eingesetzten Detektoren. arxiv:astro-ph/0209132v1
Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ Boomerang Instrument. Caltech Observational Cosmology Group, 1. Juni 2003, abgerufen am 28. März 2017.
- ↑ The BOOMERANG Telescope. Ted’s Weblog, 29. Januar 2002, archiviert vom am 13. Februar 2007; abgerufen am 4. November 2021 (englisch).
- ↑ Siehe arxiv:astro-ph/9911445 und arxiv:astro-ph/0004404