Nuova vita per la Horn Antenna

Abstract: In questo articolo presentiamo alcuni risultati ottenuti con la nostra antenna horn per la ricezione dell’emissione a 21 cm dell’idrogeno neutro. Lo scopo è quello di “mappare”, per quanto possibile, la nostra galassia in modo da evidenziare la struttura a spirale della Via Lattea. Si tratta di un progetto a lunga scadenza, il posto verrà aggiornato ogni qualvolta avremo nuovi risultati.

Introduzione

I dettagli relativi alla progettazione ed alla costruzione della antenna horn e del ricevitore per l’emissione a 21 cm dell’idrogeno neutro, sono contenuti nei seguenti post già presenti sul sito:
Antenna per l’Emissione a 21cm dell’Idrogeno Neutro
Un Ricevitore Low-Noise SDR-Based per l’Emissione a 21cm dell’Idrogeno Neutro
Software GNURadio per l’Emissione a 21cm dell’Idrogeno Neutro

Mentre le rilevazioni già effettuate in passato sono descritte nei seguenti articoli:
Struttura della Via Lattea rilevata con l’Emissione a 21 cm dell’Idrogeno Neutro
Misurazione della Rotazione della Via Lattea con lo Spostamento Doppler della Emissione a 21cm

La nostra antenna è stata ora “upgradata”, realizzando una montatura alt-azimutale dotata di rotelle, come si può vedere nelle immagini di fig.1 e fig.2. Con questa nuova configurazione più funzionale, ci prefiggiamo l’obiettivo di ripetere alcune misure già effettuate e di aggiungerne altre, in modo da ottenere un maggiore numero di dati sulla emissione a 21cm da parte delle nubi di idrogeno neutro presenti nella nostra galassia. Quello riportato in questo articolo è quindi un lavoro “in progress” che verrà aggiornato con i risultati che di volta in volta verranno ottenuti da nuove campagne di misurazione.

Fig.1 – Horn antenna con montatura altazimutale

Fig.2 – Horn antenna con montatura altazimutale

Per verificare e controllare i dati acquisiti con il nostro sistema è possibile utilizzare un’interfaccia web, Profile Search, resa disponibile dal dipartimento di astronomia dell’università di Bonn, che permette di avere il “profilo HI” espresso in termini di temperatura di brillanza versus velocità radiale [km/s], per la specifica direzione di puntamento del radiotelescopio (espressa in coordinate galattiche). Questi dati sono ottenuti con le osservazioni fatte dai radiotelescopi professionali da 25 m di Dwingeloo, Olanda, e da 30 m a Villa Elisa, Argentina. Dal confronto con questi dati è possibile valutare la “bontà” della nostra misurazione.
Oltre al “HI profile” questa pagina web rende disponibili anche le curve di velocità radiale delle nubi di idrogeno al variare della distanza [kpc] dall’osservatore e dal centro della galassia. Se dalla nostra misura individuiamo un picco di velocità, possiamo associare questo picco ad una nube di idrogeno e dalla sua velocità radiale possiamo ricavare la sua distanza dal centro della galassia. Queste informazioni possono quindi essere utilizzate per determinare la struttura a spirale della galassia.

Misure

Di seguito riportiamo i risultati di alcune misurazioni. Per il puntamento del radiotelescopio abbiamo utilizzato le coordinate galattiche che vengono convertite in coordinate alt-azimutali con l’applicazione Stellarium.
Il sistema di coordinate galattiche è un sistema di coordinate celesti centrato sul Sole e allineato col centro della Via Lattea. L’equatore galattico è così allineato con il piano galattico. Similmente alle coordinate geografiche, le coordinate galattiche si basano sulla longitudine e sulla latitudine.

Per ogni misurazione riportiamo la direzione di puntamento del radiotelescopio, lo spettro RF del segnale, il profilo di velocità radiale della nube emittente ed il fitting gaussiano. Quando possibile abbiamo anche segnato sul piano equatoriale della galassia la posizione delle sorgenti del segnale.

La velocità radiale viene calcolata con l’effetto Doppler e corretta dal moto proprio del nostro sistema di riferimento che comprende:
– il moto di rotazione della terra
– il moto di rivoluzione della terra attorno al sole
– il moto del sole all’interno del gruppo locale di stelle
Quando abbiamo tenuto conto di questi tre movimenti ci siamo posti in quello che si chiama : sistema locale di riferimento (standard local rest). Per ottenere il valore da togliere (od aggiungere) per la correzione si può fare riferimento al seguente link : https://www.gb.nrao.edu/cgi-bin/radvelcalc.py

Coordinate galattiche longitudine l=180° – latitudine b=0°

 

Fig.3 – Direzione di osservazione per longitudine galattica l=180°

Fig.4 – Spettro del segnale RF per longitudine galattica l=180°

Fig.5 – Profilo velocità radiale LSR per longitudine galattica l=180°

Fig.6 – Fitting gaussiano della velocità radiale per longitudine galattica l=180°

Coordinate galattiche longitudine l=113° – latitudine b=9°

 

Fig.7 – Direzione di osservazione per longitudine galattica l=113°

Fig.8 – Spettro del segnale RF per longitudine galattica l=113°

Fig.9 – Profilo velocità radiale LSR per longitudine galattica l=113°Fig.10 – Fitting gaussiano della velocità radiale per longitudine galattica l=113°

Fig.11 – Posizione delle sorgenti del segnale sul piano equatoriale per longitudine galattica l=113°

Coordinate galattiche longitudine l=90° – latitudine b=0°

 

Fig.12 – Direzione di osservazione per longitudine galattica l=90°

Fig.13 – Spettro del segnale RF per longitudine galattica l=90°

Fig.14 – Profilo velocità radiale LSR per longitudine galattica l=90°

Fig.15 – Fitting gaussiano della velocità radiale per longitudine galattica l=90°

Fig.16 – Posizione delle sorgenti del segnale sul piano equatoriale per longitudine galattica l=90°

Coordinate galattiche longitudine l=45° – latitudine b=0°

 

Fig.17 – Direzione di osservazione per longitudine galattica l=45°

Fig.18 – Spettro del segnale RF per longitudine galattica l=45°

Fig.19 – Profilo velocità radiale LSR per longitudine galattica l=45°Fig.20 – Fitting gaussiano della velocità radiale per longitudine galattica l=45°

Coordinate galattiche longitudine l=7° – latitudine b=0°

 

Fig.21 – Direzione di osservazione per longitudine galattica l=7°

Fig.22 – Spettro del segnale RF per longitudine galattica l=7°

Fig.23 – Profilo velocità radiale LSR per longitudine galattica l=7°Fig.24 – Fitting gaussiano della velocità radiale per longitudine galattica l=7°

Conclusioni

In questo post abbiamo descritto alcune misure di ricezione dell’emissione RF a 21 cm dell’idrogeno neutro. Lo scopo è quello di evidenziare la struttura a spirale della galassia. Con il nostro apparato di ricezione otteniamo dati qualitativamente molto buoni, ma la ridotta dimensione dell’antenna limita molto la risoluzione spaziale. Nonostante queste limitazioni, i primi risultati sono incoraggianti, ma il lavoro da fare è ancora molto.

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