Osservazione della riga Dell'idrogeno

Introduzione

Su iniziativa (e risorse) del buon Ferruccio (IW1DTU) si e' provato a capire cosa era possiibile ottenere.
Ferruccio ha suggerito che la mia antenna, usata normalmente per fare EME in 23cm, poteva essere utilizzata anche per ricezioni sulla riga dell'idrogeno a 1420.4 Mhz per visualizzare qualche oggetto astrale.
Insieme abbiamo dedicato una giornata interessante e divertente (03/01/2014) alla caccia di emissioni da idrogeno nella nostra galassia.

SetUp

Il sistema ricevente era cosi' combinato:

Da impianto originale EME

10m dish
1296Mhz feeder
G4DDK LNA

da IW1DTU e la sua stazione radioastronomica portatile

Ricevitore a copertura continua fino a 4Ghz
SDR 14 connesso all'uscita a 10.7 Mhz sulla media frequenza del ricevitore
software Sprectravue
Personal computer

Sole e Luna

Per capire l'efficienza del sistema si e' partiti dalla misura del rumore su oggetti noti (sole e luna) misurando l'emissione a larga banda di corpo nero
Le osservazioni sono state fatte nel dominio del tempo facendo passare l'antenna sopra l'oggetto in osservazione

Sun

Il livello di sun noise e' risultato molto minore (tra 6 e 7 db) di quanto normalmente misuro in 23cm.
In ogni caso l'efficienza dell'antenna puo' essere confrontata con quella di una parabola da 5m con gli opportuni accessori e quindi considerata più che accettabile.

Luna

 

La misura del rumore lunare e' stata fatta a 1296Mhz,si nota circa 1db di eccesso di rumore


Linea dell'idrogeno a 1420.4 Mhz


Siamo poi passati alla ricerca di sorgenti di rumore galattico partendo pero' da un punto freddo da poter usare come riferimento per le altre osservazioni.
La linea dell'idrogeno e' osservata nel dominio della frequenza con centro banda su quella nominale

Acquario

Nonostante sia ritenuto un punto freddo risulta ben visibile una certa radiazione da idrogeno

Via Lattea(10 gradi di longitudine)

Un generoso picco di emissione sulla riga dell'idrogeno

 

Come sopra con vista bidimensionale
da notare un segnale spurio a circa 1420.75 Mhz


Via Lattea(110 gradi di longitudine)

Si notano 3 picchi di radio emissione che si differenziano per il diverso valore di doppler shift.
Il primo ad una frequenza inferiore a quella nominale di 1420.4 Mhz generata da una massa di idrogeno in allontanamento mentre le altre si stanno avvicinando. Le emissioni sono generate da bracci diversi della nostra via lattea a diversa velocita' relativa e quindi con doppler diverso.

 

Come sopra in bidimensionale


Sagittario A)

Il sagittario rappresenta una potente sorgente di radiazione posta nel centro della galassia ad una distanza di circa 25.000 anni luce da noi

 

Due blocchi di radio sorgenti entrambi in avvicinamento ma a differente velocita'


Cassiopea)

Bella presentazione dello spettro di emissione di questa costellazione

 

Il blocco a sinistra si sta' allontanando mentre quello a destra e' in avvicinamento


Taurus)

La costellazione fotografata in allontanamento

 

Come sopra bidimensionale

Off Line Data Processing

Tutte le osservazioni precedenti sono state possibili grazie alle prestazioni dell' SDR14 che ha funzionalità apposite per osservazioni di tipo radioastronomico.
Le figure che avete visto sono difatti il semplice copy & paste della videata sul monitor del ricevitore.
Recentemente (Genn/2015) sono venuto in possesso di un SDR Airspy che copre da 24Mhz a 1.8 Ghz con una larghezza di banda di 10Mhz.
Il ricevitore puo' essere usato con SDR# (open source software liberamente prelevabile da WEB) che però non prevede nessuna facilitazione di tipo radioastronomico.
Ho voluto quindi provare a vedere se riuscivo a ricevere la riga dell'idrogeno con il nuovo ricevitore sintonizzato a 1420.4 Mhz utilizzando sempre feeder ed LNA per 23cm e puntando l'antenna sulle radiosorgenti note visibili al momento.
Il ricevitore è quindi stato utilizzato per registrare su files alcuni minuti di osservazione a 10Mhz di banda passante (e 10 mbps) per ogni direzione desiderata.
Il processing mancante, e da realizzare a parte, consiste nel far passare i campioni registrati nel dominio del tempo attraverso una FFT e di integrare i blocchi di dati ottenuti nel dominio della frequenza per esaltare il segnale desiderato.
I risultati ottenuti appaiono coerenti con l'osservazione precedente:

Sagittario)

>

A conferma dell'osservazione precedente, anche in questa tutta la massa d'idrogeno osservata appare in avvicinamento ma a velocità diverse.
Il segnale appare distribuito su un segmento di circa 300Khz e conoscendo sia la frequenza che il Doppler shift è facile calcolare la velocità relativa che in questo caso ha un valore massimo vicino a 63 Km/sec.



Taurus)





Cygnus)

La costellazione del cigno(3C 405) è tra le sorgenti radio più forti pur essendo a circa 600 milioni di anni luce da noi.
Il cigno non era visibile durante l'osservazione precedente.



Perseus)

Una vista dell'emissione prodotta dal ramo del Perseo della nostra galassia.
La distanza è stimata attorno a 6400 anni luce ed , essendo il doppler negativo, si sta avvicinado al sistema solare.
Sul grafico sono visibili un paio di segnali spuri da attribuire a disturbi locali.



Note

  1. La presentazione grafica lascia molto a desiderare se confrontata con SDR14 ma , tenete conto, che è il risultato di un veloce fai da te

  2. I segnali diel sagittario e del toro hanno una forma leggermente diversa da quella dell'osservazione precedente ma essendo stati presi in momenti diversi sono giustificati dalla diversa posizione terrestre.

  3. I segnali del toro e sagittario erano già chiaramente visibili in tempo reale sul monitor di SDR# (quindi prima dell'integrazione) anche se con una definizione estremamente più bassa.