親子觀星會

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深層巡天陣列（Deep Synoptic Array，簡稱 DSA） 是什麼、怎麼運作、以及它在現代天文學中的角色。

一、DSA 是什麼？

深層巡天陣列（DSA） 是一套射電干涉陣列望遠鏡，專為
👉 時間域射電天文學（time-domain radio astronomy）
👉 快速射電暴（FRB）精確定位
而設計。

它由 加州理工學院（Caltech） 主導，是
Schmidt Observatory System（史密特觀測系統） 的核心成員之一。

一句話說清楚：

DSA 是一台全天候巡天、專抓毫秒級射電瞬變、並能立即把來源定位到宿主星系的射電望遠鏡系統。

二、為什麼需要 DSA？
傳統射電望遠鏡的困境

單一大口徑：靈敏，但視場小、難抓瞬態

大視場巡天：能看到事件，但定位不精準

而 快速射電暴（FRB） 的特性是：

持續時間：毫秒

發生位置：隨機

重複性：多數不重複

👉 DSA 的設計目標就是同時解決：

「看得廣」＋「反應快」＋「定位準」

三、DSA 的技術核心
1️⃣ 射電干涉陣列

DSA 不是一面大天線，而是：

多個 小型射電天線

分布在數百公尺到數公里尺度

透過 干涉測量（interferometry） 合成觀測

📡 關鍵概念：

天線數量 → 靈敏度

最大基線 → 角解析度

數位相關器 → 系統「大腦」

2️⃣ DSA 的發展階段
階段   天線數   功能
DSA-10   10   技術驗證
DSA-110   110   FRB 精確定位（現役）
DSA-2000（規劃）   ~2000   FRB 統計宇宙學

👉 DSA-110 已能將 FRB 定位到角秒等級，直接對應到宿主星系。

3️⃣ 高時間解析與即時處理

射電頻段（GHz 級）

毫秒甚至微秒級時間解析

即時搜尋爆發信號

這使 DSA 成為：

高度依賴 GPU / FPGA

軟體定義望遠鏡 的代表

四、DSA 的「史密特巡天精神」

雖然「史密特」原本是光學概念，但 DSA 完全承襲其觀測哲學：

史密特精神   DSA 的實現
大視場   多天線同時巡天
重複掃描   全天候觀測
時間域   捕捉瞬變
統計性   大量事件樣本

👉 DSA 不「追蹤目標」，而是
讓宇宙的突發事件自己出現。

五、DSA 的主要科學目標
🔥 1️⃣ 快速射電暴（FRB）

DSA 的核心任務：

發現 FRB

分辨重複型 / 非重複型

精確定位宿主星系

測量色散量（DM）

📐 FRB 可用來：

探測星系際介質

找出「缺失的重子」

成為新的宇宙學探針

🌌 2️⃣ 射電瞬態與變源

磁星射電爆發

活躍星系核（AGN）耀發

超新星早期射電信號

🔗 3️⃣ 多信使天文學

配合：

重力波探測器（LIGO）

中微子觀測

DSA 可迅速搜尋射電對應體。

六、DSA 在整個觀測系統中的角色

在 Schmidt Observatory System 中：

Argus Array（光學）
→ 發現光學瞬態

DSA（射電）
→ 捕捉毫秒級射電爆發、精確定位

LFAST（光譜）
→ 大量紅移與分類

Lazuli（太空）
→ 高解析、深層物理研究

👉 DSA 往往是 FRB 天文學的「定位引擎」
==
深层巡天阵列（Deep Synoptic Array，DSA）

Deep Synoptic Array（DSA） 是一套： 射电干涉阵列望远镜系统 主要由美国加州理工学院（Caltech）主导，用于：
大视场  , 高时间分辨率  , 连续扫描天空的射电信号 , 它不是传统意义上的“一根大天线”，而是：由大量小型射电天线组成的阵列
DSA 最重要的目标之一是研究：快速射电暴（Fast Radio Bursts, FRBs


DSA 的几个阶段版本
DSA-10 : 10 个天线 , 验证技术可行性
DSA-110（目前主力）: 110 个 4.5 米射电天线   可将 FRB 定位到角秒级 , 已成功定位多个 FRB 的宿主星系
未来 DSA-2000（规划中）: 上千天线 FRB 探测能力将指数级提升
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三、DSA 在现代天文学中的意义
开启 FRB 精确天文学  推动时间域射电天文学 , 为宇宙学提供新工具（如测量宇宙中重子分布）, 是 SKA（平方公里阵列）的重要技术与科学前导