Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Bojnický rádioteleskop detegoval medzihviezdny neutrálny vodík

Bojnický rádioteleskop detegoval medzihviezdny neutrálny vodík

BASE - Bojnice Amateur Space Ear
BASE - Bojnice Amateur Space Ear
Na túto detekciu, ale aj na mnohé ďalšie veľmi zaujímavé pozorovania, si musel počkať skoro celé tri roky. To je čas, po ktorý bol rádioteleskop BASE (Bojnice Amateur Space Ear) namierený proti oblohe.

Mechanická pevnosť montáže ale aj konštrukcia samotnej paraboly boli už od samého začiatku na dostatočnej úrovni, ale chýbajúce prístrojové vybavenie neumožňovalo vykonávať rádiové merania na frekvencii 1420,405752 MHz. Je to frekvencia elektromagnetického žiarenia neutrálneho vodíka zodpovedajúca vlnovej dĺžke 21 cm. No a práve na túto magickú vlnovú dĺžku zakázanej spektrálnej čiary bol rádioteleskop BASE vyrobený.

Rádiový zdroj Cygnus A
Rádiový zdroj Cygnus A
Úplne na začiatku boli pozorovania s rádioteleskopom robené pomocou komerčných TV satelitných komponentov. Nakoľko šírka prijímaného pásma, takejto zostavy dosahovala až niekoľko 100 MHz, dalo sa týmto spôsobom pozorovať a zaznamenávať len rádiové žiarenie Slnka a za určitých okolnosti detegovať najsilnejšie rádiové zdroje. Na zväčšenie citlivosti, ale aj na možnosť merania rádiového kontinua a dopplerovho posuvu v požadovaných frekvenčných rozsahoch bolo treba prístrojové vybavenie podstatne vylepšiť. V amatérskych podmienkach pripadali do úvahy dve možnosti: buď by sa použil komerčný dostatočne citlivý rádiový prijímač a spektrálny analyzátor alebo úplne nový, progresívny spôsob spracovania rádiového signálu pomocou SDR (Software Defined Radio). Voľba nakoniec padla na USRP (Universal Software Radio Peripheral), čo je obdoba SDR. Nakoľko Hvezdáreň Partizánske má tento prístroj zakúpený pre svoje pripravované rádioastronomické projekty, zapožičala mi ho, a tak som získal možnosť USRP vyskúšať a otestovať.

Výsledky na seba nenechali dlho čakať a už prvé skúšobne merania naznačovali, že USRP je tá správna voľba. Použitím kvalitného nízko šumového predzosilňovača bola zabezpečená dostatočná citlivosť a pridaním pásmovej prepusti zase potlačenie nežiaduceho RF rušenia v tomto frekvenčnom pásme. Použitý bol operačný systém Linux a jeho distribúcia Fedora 11. Software, skript z balíka gnuradio - radioastronomy spectral/continuum receiver, z ktorého je aj screenshot vydareného merania. Veľmi dôležitý fakt, ktorý pre pozitívnu detekciu a úspešné pozorovanie zohral kľúčovú úlohu, bol výber pozorovacej metódy. Pred 70 rokmi ju použil Grote Reber, ktorý pozoroval rádiové zdroje vlastnoručne vyrobeným rádioteleskopom a následne zo svojich meraní vytvoril prvú rádiovú mapu oblohy. Azimutálna montáž je pri tejto metóde pevne nastavená na miestny poludník. Zmena polohy antény sa robí postupne len v elevácii a samotná detekcia sa vykoná tranzitom rádiového zdroja popred parabolu. Rádiový prijímač tak môže scanovať určité časti oblohy a postupne zapisovať hodnoty napätia za detektorom, ktoré zodpovedajú intenzite elektromagnetického žiarenia. Táto metóda je síce časovo náročná ale eliminuje nežiaduce vplyvy spôsobené pohybom paraboly.

Na priloženom obrázku je jedno z prvých úspešných pozorovaní oblasti Cygnus Arm a detekcia rádiového zdroja Cynus A, ktorý je od nás vzdialený 600 Mly. Toto rádiové kontinuum a výsledný peak Cygnus Arm je pre rádio teleskop BASE veľký úspech, nakoľko je jeho priemer len 320 cm, čo pri prijímanej frekvencii 1420 MHz dáva šírku prijímaného zväzku až 4,6 stupňa.

Dopplerův posun čar ve zdroji Cyg-A
Dopplerův posun čar ve zdroji Cyg-A
No a nakoniec to najlepšie! Vzhľadom k tomu, že bol primárny projekt rádio teleskopu BASE od samého začiatku zameraný na detekciu neutrálneho vodíka a meranie dopplerovho posuvu, bolo úplne jasné, že všetko vynaložené úsilie bude smerované k tomuto cieľu. Použitie softwarového spektrálneho analyzátora v tejto zostave je teda takou čerešničkou na torte. Vzhľadom k tomu, že je spektrálny analyzátor súčasťou balička gnuradio, nebolo potrebné pripájať ďalší hardware, ale stačilo otvoriť nové softwarové okno. Priložený screenshot spektrálneho analyzátora už asi nepotrebuje ďalší komentár. Len pre úplnosť doplním, že prijímač bol naladený na frekvenciu 1420,40575 MHz a šírka pásma zobrazovaného záznamu je 4 MHz. Peak s výškou 2 dB bol zmeraný v čase tranzitu Cygnus Arm. Ako vidieť, je posunutý vpravo a jeho maximum je na frekvencii 1420, 5190 MHz, čo zodpovedá dopplerovmu posuvu + 113,25 kHz. V prepočte to znamená, že práve pozorovaný rádiový zdroj bol oblak neutrálneho vodíka v oblasti Cygnus X a že sa k nám približoval rýchlosťou 23,892 km/s.

Treba už len dodať, že celá meracia sústava ešte nie je úplne vyladená a že tieto merania a pozorovania Bojnického rádio teleskopu sú len náznakom ďalších možností. Postupným vylepšovaním technického vybavenia je ešte možné zlepšiť kvalitu meraní a do úvahy pripadá aj zväčšenie priemeru paraboly. Zúžila by sa tak šírka prijímaného zväzku a zvýšila jeho citlivosť. Je to ďalšia výzva. V dosahu rádio teleskopu BASE by sa tak ocitli aj slabšie, veľmi zaujímavé rádiové zdroje ako sú napríklad pulzary.

Odkazy:
Radio teleskop BASE
SDR
USRP




O autorovi



15. vesmírný týden 2020

15. vesmírný týden 2020

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 6. 4. do 12. 4. 2020. Měsíc bude v (super)úplňku. Večer je vidět jasná planeta Venuše. Ráno jsou poblíž sebe Mars, Jupiter a Saturn. Na obloze lze spatřit vláčky družic Starlink. Před 15 lety byla objevena trpasličí planeta Makemake, druhá nejjasnější po Plutu. Před 60 lety startovala první meteorologická družice TIROS-1. Před 175 lety bylo poprvé fotograficky zaznamenáno Slunce se skvrnami.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

C/2019 Y4 ATLAS skrývající se v prachu

Titul Česká astrofotografie měsíce za březen 2020 obdržel snímek „C/2019 Y4 ATLAS skrývající se v prachu“, jehož autorem je Pavel Váňa   Již dlouho tu nebyla hezká jasná kometa. Že by C/2019 Y4 ATLAS překvapila? Zatím tomu vývoj její jasnosti  napovídá. Ale nechme se překvapit.

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Snímek komety C/2019 N1 (ATLAS).

Rozměry obrázku jsou 20 x 20 obloukových minut, sever je nahoře, východ vlevo. Nacházela se v souhvězdí Draka. Silně rušil Měsíc den před úplňkem.

Další informace »