Esperimenti: emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER

Il Sole è una delle sorgenti radio più interessanti del cielo e l’emissione radio del Sole può essere studiata utilizzando i radiotelescopi SPIDER. Il Sole non emette solo luce visibile ma anche altre frequenze dello spettro elettromagnetico, infatti potete sentire il calore del Sole sulla nostra pelle, espressione della radiazione infrarossa. Utilizzando un radiotelescopio SPIDER 300A da 3 metri di diametro, in questo articolo vediamo come rilevare onde radio in arrivo dal Sole e generare vari risultati (come radiomappe e transiti) utilizzando il software di controllo RadioUniversePRO. Effettuiamo il puntamento e l’allineamento automatico sul Sole, l’individuazione e la eventuale eliminazione delle interferenze e la cattura dei risultati.

 

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: il radiotelescopio SPIDER 300A

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: il radiotelescopio SPIDER 300A

 

Il Sole emette onde radio sia per meccanismi termici (a causa dalla sua elevata temperatura) che per quelli non termici (ad esempio per radiazione di sincrotrone, quando gli elettroni vengono forzati in movimenti a spirale attorno alle linee del campo magnetico). Per lunghezze d’onda superiori a 1 cm (cioè inferiori a circa 30 GHz), l’emissione radio del Sole presenta 2 componenti: una costante detta “Sole calmo” dovuta al calore della nostra stella e una variabile detta “Sole disturbato” che varia nel tempo e che dipende dalla presenza di macchie solari o flares. I radiotelescopi SPIDER vi consentono di registrare queste emissioni. Fate partire il software RadioUniversePRO e collegatevi alla montatura e al ricevitore di SPIDER. Nel tab IF Monitor vedrete i dati catturati in tempo reale, come mostrato nell’immagine sotto.

 

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: software RadioUniversePRO e IF Monitor

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: software RadioUniversePRO e IF Monitor

 

Ora selezionate il tab “Source visibility” e fate doppio click sulla radio sorgente “Sun”. Il radiotelescopio SPIDER punterà automaticamente il Sole. Per verificare il perfetto allineamento sul Sole, potete utilizzare la funzionalità “Offset alignment” del rispettivo tab. Qui potete selezionare i parametri per richiedere al radiotelescopio di eseguire una scansione attorno all’area di cielo in cui è puntato e trovare il punto di massima emissione radio, che corrisponderà alla reale posizione del Sole: i questo modo la montatura verrà automaticamente allineata in maniera molto precisa e potrà puntare ed inseguire qualsiasi radio sorgente in cielo. Premete il bottone “Start procedure” per iniziare, il radiotelescopio SPIDER troverà la posizione perfetta del Sole.

 

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: allineamento automatico su Sole

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: allineamento automatico su Sole

 

Ora selezionate il tab “BBC Tool” tab e osservate la qualità del segnale che viene catturato. Qui potete facilmente capire se avete interferenze causate da segnale artificiale e facilmente rimuovere le corrispondenti parti dello spettro, se presenti. Ricordate che le interferenze causate dal segnare artificiali variano in funzione del luogo in cui è installato il radiotelescopio SPIDER e in funzione della direzione puntata dal radiotelescopio stesso. Quindi dovete verificarle con il tab BBC Tools prima di iniziare a catturare i dati.

 

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: BBC tools vi consente di eliminare eventuali interferenze radio

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: BBC tools vi consente di eliminare eventuali interferenze radio

 

Essendo sicuri che il radiotelescopio è perfettamente allineato sul Sole e che non stiamo catturando segnali artificiali, possiamo ora iniziare a registrare dati e a produrre vari risultati. Incominciamo con un Cross-Scan del Sole. Questa tecnica consiste nel muovere il radiotelescopio creando una croce centrata sull’oggetto e registrando il dato radiometrico per ogni punto: questo ci consentirà di determinare la massima emissione radio dal Sole. Per effettuare questa operazione, selezioniamo il tab “Total Power Plot” in RadioUniversePRO e utilizziamo la funzione Cross-Scan, selezionano la lunghezza della scansione, la separazione di ogni punto di registrazione e il tempo di integrazione di ogni punto di registrazione. La montatura del radiotelescopio SPIDER muove l’antenna e il software crea un grafico come quello che potete vedere nell’immagine sotto. Il Cross-Scan può essere utilizzato anche per calcolare alcuni parametri del radiotelescopio, come il half power beam width (HPBW).

 

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: Cross-Scan centrato sul Sole

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: Cross-Scan centrato sul Sole

 

Visto che il radiotelescopio SPIDER 300A è perfettamente allineato sul Sole, possiamo anche inseguire il Sole per un lungo periodo ed utilizzare la funzione TPI Plot del tab Total Power Plot di RadioUniversePRO per verificare possibili variazioni dell’emissione radio dal Sole. Nel grafico, ogni riga corrisponde al valore radiometro di ogni filtro BBC che abbiamo selezionato nel precedente passaggio.

 

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: TPI plot del Sole

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: TPI plot del Sole

 

Ora produciamo una radio mappa, quindi una vera e propria immagine del Sole ripreso nelle frequenze radio. Selezioniamo il tab Mapping dove possiamo impostare tutte le caratteristiche di ripresa della radio mappa. Il radiotelescopio SPIDER effettuerà una scansione dell’area di cielo attorno al Sole, in funzione della dimensione della radio mappa, della separazione e della durata di cattura dei dati di ogni punto che compone la mappa. La mappa verrà poi visualizzata da RadioUniversePRO utilizzando una delle diverse scale di colori selezionabili dall’utente. Nell’immagine sotto, il risultato della cattura della radio mappa del Sole, con un’area di 15 gradi di lato. Sono visibili anche gli effetti dei lobi laterali che formano il pattern a croce attorno alla figura centrale del Sole.

 

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: mappa radio del Sole

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: mappa radio del Sole

 

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: le visualizzazioni della mappa radio in RadioUniversePRO

Emissione radio del Sole con i radiotelescopi SPIDER: le visualizzazioni della mappa radio in RadioUniversePRO

 

Grazie al radiotelescopio SPIDER e al software RadioUniversePRO, avete a disposizione una serie di dati e potete facilmente confrontare l’emissione radio del Sole con dati registrati anche da radiotelescopi professionali. Alcune fonti disponibili su Internet:

Nobeyama Radio Observatory: http://www.nro.nao.ac.jp/en/

Australian Government – Radio and Space Weather Services – Learmonth Observatory: http://www.ips.gov.au/Solar/3/4

Ottawa 10.7cm radio flux: http://www.spaceweather.gc.ca/solarflux/sx-eng.php

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