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settembre 2013

Largest radio telescopes in the world: Parkes radio telescope

I più grandi radiotelescopi nel mondo

By | Radioastronomia | No Comments

I più grandi radiotelescopi nel mondo sono usati dai radioastronomi professionisti e spesso li potete anche visitare.  I radiotelescopi macchine straordinarie, dotate di gigantesche parabole o varie antenne, progettate per lavorare da sole o in interferometri. Vengono utilizzati per studiare nelle frequenze delle onde radio gli oggetti dell’Universo ma spesso vengono usati anche per il monitoraggio delle sonde spaziali o per gli studi dell’atmosfera terrestre. Vediamo qui una breve lista di alcuni tra i più grandi radiotelescopi nel mondo con una breve descrizione per ogni strumento.

 

Very Large Array – VLA (USA)
Probabilmente uno dei radiotelescopi più famosi al mondo grazie a film come “Contact”, utilizza 27 antenne tipo Cassegrain da 25 metri di diametro ciascuna che si possono spostare lungo un sistema di rotaie a Y.

I più grandi radiotelescopi nel mondo: VLA (Credit: Alex Savello)

I più grandi radiotelescopi nel mondo: VLA (Credit: Alex Savello)

 

Arecibo (Puerto Rico)
Fino al 2016 è stata la più grande parabola al mondo, grazie ai suoi 305 metri di diametro. L’antenna è stata appoggiata su una depressione naturale nel terreno e non è dotata di montatura: il radiotelescopio può inquadrare diverse regioni di cielo spostando l’illuminatore centrale.

I più grandi radiotelescopi nel mondo: Arecibo (Credit: Arecibo Observatory)

I più grandi radiotelescopi nel mondo: Arecibo (Credit: Arecibo Observatory)

 

GBT (USA)
Il radiotelescopio Robert C. Byrd a Green Bank presenta una parabola con superficie asimmetrica e un illuminatore fuori asse. Nell’area di Green Bank sono presenti anche altri grandi radiotelescopi come quello da 43 metri di diametro dotato di montatura equatoriale.

I più grandi radiotelescopi nel mondo: GBT (Credit: NRAO/AUI/NSF)

I più grandi radiotelescopi nel mondo: GBT (Credit: NRAO/AUI/NSF)

 

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array – ALMA (Chile)
Il radiotelescopio ALMA comprende molte antenne paraboliche da 7 e da 12 metri di diametro che sono state installate nel deserto di Atacama nel Cile a circa 5000 metri di altitudine. In questo modo potrà studiare le elevate frequenze radio solitamente bloccate dall’atmosfera.

I più grandi radiotelescopi nel mondo: ALMA (Credit: NRAO/AUI/NSF)

I più grandi radiotelescopi nel mondo: ALMA (Credit: NRAO/AUI/NSF)

 

FAST (China)
Il Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST)) è il radiotelescopio situato nel sud ovest della Cina. Consiste in un’antenna da 500 metri di diametro costruita in una depressone naturale nel paesaggio ed è il più grande radiotelescopio a piena apertura al mondo.

I più grandi radiotelescopi nel mondo: FAST (Credit LIU XU)

I più grandi radiotelescopi nel mondo: FAST (Credit LIU XU)

 

Effelsberg (Germany)
Grazie alla gigantesca parabola da 100 metri di diametro, è uno dei più grandi radiotelescopi nel mondo. Questo radiotelescopio pesa 3200 tonnellate e impiega 12 minuti per effettuare una rotazione completa a 360 gradi.

I più grandi radiotelescopi nel mondo: Effelsberg (Photo by CEphoto, Uwe Aranas)

I più grandi radiotelescopi nel mondo: Effelsberg (Photo by CEphoto, Uwe Aranas)

 

Medicina (Italy)
Vicino a Bologna sono presenti due radiotelescopi: la “Croce del Nord” costituita da un array di antenne a due rami perpendicolari e un’antenna parabolica da 32 metri di diametro che viene impiegata anche nelle osservazioni interferometriche.

I più grandi radiotelescopi nel mondo: Medicina (Credits: Filippo Bradaschia)

I più grandi radiotelescopi nel mondo: Medicina (Credits: Filippo Bradaschia)

 

Sardinia Radio Telescope (Italy)
Questo radiotelescopio, costruito a 35 chilometri da Cagliari, utilizza una parabola da 64 metri di diametro progettata con elevata precisione (tra le migliori dei diversi radiotelescopi nel mondo) per consentire di lavorare anche ad elevate frequenze (fino a 100 GHz).

I più grandi radiotelescopi nel mondo: SRT (Credits: INAF)

I più grandi radiotelescopi nel mondo: SRT (Credits: INAF)

 

Lovell Radio telescope (England)
Grazie ai suoi 76 metri di diametro, questo strumento è uno tra i più grandi radiotelescopi nel mondo con parabola movibile. Si trova a Jodrell Bank in Inghilterra e fa parte del sistema interferometrico inglese MERLIN.

I più grandi radiotelescopi nel mondo: Lovell (Credits: Mike Peel; Jodrell Bank Centre for Astrophysics, University of Manchester)

I più grandi radiotelescopi nel mondo: Lovell (Credits: Mike Peel; Jodrell Bank Centre for Astrophysics, University of Manchester)

 

Parkes (Australia)
L’osservatorio Parkes si trova nella parte sud-orientale dell’Australia e utilizza una grande parabola da 64 metri di diametro. Oltre che per la radioastronomia, è stato utilizzato anche per raccogliere le trasmissioni dell’Apollo 11 in arrivo dalla Luna.

I più grandi radiotelescopi nel mondo: Parkes (Credits: Stephen West)

I più grandi radiotelescopi nel mondo: Parkes (Credits: Stephen West)

 

Square Kilometer Array – SKA
Attualmente in fase di studio, prevede un network di migliaia di antenne installate sia in Australia che in Sud Africa. Combinando i segnali sarà possibile ottenere un’area di raccolta equivalente a quella di una parabola di 1 chilometro quadrato.

I più grandi radiotelescopi nel mondo: SKA (Credits: SKA Organisation)

I più grandi radiotelescopi nel mondo: SKA (Credits: SKA Organisation)

Results of radio telescope: on the left, radio telescopes record the radio waves coming from a specific area of ​​the sky. On the right, radio telescopes can also record transits of the radio-source to study.

I risultati dei radiotelescopi: immagini, transiti e numeri

By | Progetti radioastronomia | No Comments

Quali sono i risultati che possiamo ottenere utilizzando i radiotelescopi? Immagini, transiti e numeri: vediamo brevemente come. Quando effettuiamo una fotografia di un oggetto dell’Universo, utilizziamo solitamente una camera digitale che presenta molti pixels (solitamente diversi milioni). Quindi, quando effettuiamo la posa, nello stesso momento la luce che riceviamo “illumina” i diversi pixel: ognuno di essi registra luce che arriva da zone diverse del cielo.

Quando invece utilizziamo i radiotelescopi, riprendiamo segnale in arrivo da una determinata e singola area di cielo (a parte alcuni casi, solitamente per i radiotelescopi professionali che possono avere più LNA), proprio come se la nostra camera avesse un solo pixel. Se lo strumento è dotato di un preciso sistema di puntamento automatico e se disponete delle coordinate celesti delle più importanti radiosorgenti dell’Universo (come nel caso del nostro radiotelescopio SPIDER), potete puntare l’antenna verso la corretta direzione e quindi registrare il flusso di radiazione proveniente dall’oggetto stesso.

Questo esprime la potenza del segnale emesso dalla radiosorgente per unità di frequenza che passa attraverso una superficie di area unitaria. Il tipo di dato ottenuto dipende dalle caratteristiche del ricevitore e dal fatto che la misura potrebbe essere calibrata o meno. In generale peró il primo risultato che si ottiene puntando i radiotelescopi verso il cielo è un numero.

 

 

Results of radio telescope: on the left, radio telescopes record the radio waves coming from a specific area of ​​the sky. On the right, radio telescopes can also record transits of the radio-source to study.

I risultati dei radiotelescopi: a sinistra, i radiotelescopi registrano le onde radio provenienti da un’area specifica del cielo. A destra, i radiotelescopi possono anche registrare i transiti della sorgente radio da studiare.

 

Un altro tipico risultato che si può ottenere con i radiotelescopi è un transito. Questa tecnica consiste nell’identificare l’oggetto di cui si vuole registrare l’emissione radio, puntare il radiotelescopio nella zona di cielo in cui passerà l’oggetto nel prossimo futuro (ad esempio 30 minuti dopo) e fermare il radiotelescopio in quella posizione. A causa della rotazione apparente del cielo (causata dalla rotazione terrestre), l’oggetto si sposterà verso l’area di cielo puntata dall’antenna (a), ci entrerà (b) e la passerà (c).

Potremo così registrare una curva di valori la cui campana centrale esprime la registrazione dei flusso di radiazione emesso dalla radiosorgente e che viene captata dal lobo principale dell’antenna. A sinistra e a destra nel grafico sono inoltre presenti due minori aumenti di segnale dovuti ai lobi secondari dell’antenna stessa. Questo tipo di risultato è molto interessante in quanto consente di valutare anche altri parametri come la capacità risolutiva dell’antenna e viene utilizzato anche per verificarne le prestazioni e le impostazioni di lavoro (come la messa a fuoco).

 

I risultati dei radiotelescopi: Il transito del Sole ripreso dal radiotelescopio SPIDER. Osservate il segnale che aumenta a causa del passaggio del Sole in corrispondenza del lobo principale e dei lobi secondari. L’asse X corrisponde all’ora mentre quello Y (verticale) corrisponde all’intensità del segnale, rappresentato in scala logaritmica per evidenziare meglio i lobi secondari.

 

Se il radiotelescopio usato dispone di un preciso sistema di puntamento ed inseguimento automatico, potremo infine ottenere una radio-immagine dell’oggetto che vogliamo studiare. Ma come possiamo ottenere questo risultato se abbiamo detto che il nostro radiotelescopio in pratica registra solo un pixel alla volta? Per farlo, il radiotelescopio si sposta in continuazione effettuando una scansione dell’area di cielo voluta e registrando, di volta in volta, l’emissione radio che arriva da ogni pixel che poi comporrà l’immagine. Qualche pixel potrà registrare una quantità di onde radio diversa da quelli adiacenti e questa quantità viene registrata dal radiotelescopio come un numero. Quindi ad ogni numero viene associato un colore: un computer provvede a sostituire i numeri con i colori scelti generando una radio-immagine dell’oggetto ripreso!

I nostri radiotelescopi SPIDER consentono all’utente, in maniera molto semplice, di ottenere questi risultati con radiotelescopi compatti. Qualsiasi risultato volete ottenere, potete registrarlo in maniera semplice utilizzando il software RadioUniverse.  Nell’immagine sotto, puoi vedere una mappa radio del Sole, ogni pixel ha una dimensione di 1,5 gradi. Ci sono anche gli effetti dei lobi laterali (le “macchie” blu attorno al Sole).

 

I risultati dei radiotelescopi: radio mappa del Sole registrata con il radiotelescopio SPIDER. A ogni pixel corrisponde un valore numerico proporzionale alla intensità dell’emissione radio in arrivo da quell’area di cielo.