Astronomia

È possibile filtrare le onde radio utilizzando un altro radiotelescopio?

È possibile filtrare le onde radio utilizzando un altro radiotelescopio?

Quando si effettua un'osservazione utilizzando un radiotelescopio, è possibile filtrare il rumore proveniente da una fonte nota utilizzando un altro telescopio che si concentrerà su quella fonte di rumore?
Per filtraggio intendo elaborare l'osservazione su un computer e calcolare l'immagine filtrata utilizzando la seconda sorgente del telescopio. Supponiamo che entrambi i telescopi siano collegati e possano facilmente sincronizzarsi in tempo e posizione e scambiare altre informazioni.


I segnali di interferenza coerenti sono generalmente indicati come RFI (o Interferenza in radiofrequenza). Si potrebbe certamente filtrare digitalmente un segnale interferente coerente da un telescopio osservando da un telescopio aggiuntivo focalizzato sulla sorgente del segnale interferente, data la corretta geometria. Ecco un documento di ricerca sulla mitigazione delle interferenze da radiofrequenza che delinea alcune di queste tecniche nella sezione 3.4: Studi post-correlazione.

L'interferenza incoerente viene generalmente definita rumore e non sarà la stessa nei due telescopi. Ciò significa che un astronomo non può usare un telescopio per filtrare il rumore dall'altro. Alcuni esempi di sorgenti di rumore sono:

  1. Rumore che proviene dalla termica dall'elettronica del telescopio
  2. Backscatter di terra nel ricevitore dell'antenna
  3. Imprecisioni introdotte dalla conversione da analogico a digitale e da altre elaborazioni del segnale.

Vorrei affrontare qualcosa che ho visto nei commenti come risposta supplementare.

Non credo che possiamo vedere il CMB come rumore incoerente. Il CMB è una fonte estesa ma coerente tanto quanto qualsiasi oggetto esteso per il quale esistono immagini radio. Qualsiasi sorgente distante rispetto alla dimensione dell'array avrà coerenza, poiché tutte le antenne ricevono approssimativamente le stesse onde, solo ritardate in modo diverso dalla loro lunghezza del percorso1.

Solo per esempio:

L'unico problema è che CMB non lo è localizzato quindi sarà presente ovunque si punti un radiotelescopio. In altre parole, non è "rumore" perché c'è davvero!

Se potessi costruire una seconda antenna così lontano che la parallasse sposta sostanzialmente l'oggetto previsto (se per esempio stavi facendo un'immagine radio di Giove usando una serie di radiotelescopi in un'orbita di grande alone attorno a un punto di Lagrange Sole-Terra) allora in in quel caso potresti essere in grado di farlo

  • Caratterizzalo come rumore, poiché il contributo sarebbe diverso in ciascun ricevitore
  • Rimuovilo in qualche modo dall'immagine dell'oggetto in primo piano poiché sarebbe più un'interferenza locale o un rumore termico incoerente in ciascun ricevitore2.

Ma ovviamente Giove è piuttosto rumoroso, quindi potrebbe non essere necessario.


1Sebbene io lotti con il concetto, possiamo pensare che ogni fotone radio entri in tutti i telescopi e interferisca con se stesso, anche se ciò accade sei mesi dopo che i dischi rigidi sono stati spediti in una posizione centrale per l'elaborazione!

2In realtà sarebbe quasi esattamente come il rumore termico, circa 2.72548±0.00057 K infatti. (Leggermente correlato: perché l'emissione radio termica da un "piatto caldo" DSN non inonda completamente i benefici di un LNA freddo?)


86 pensieri su &ldquo Ask Hackaday: qualcuno ha costruito un radiotelescopio? &rdquo

Beh, non l'ho costruito da solo, ma sto lavorando all'università di Amsterdam sul software per LOFAR.

peccato che il software non sia (ancora) open source.

Monitora il segnale 10-250 MHz?

In secondo luogo, la maggior parte delle agenzie governative di tutto il mondo vieta (o almeno non guarda con troppa gentilezza) la trasmissione a 1420 MHz. Come probabilmente farebbe la maggior parte delle agenzie governative degli alieni)

Non voglio essere un odiatore, ma non credo che tu sappia come funziona un radiotelescopio. quando usi un telescopio ottico non “trasmette” luce nello spazio. Con un radiotelescopio analizzi passivamente le onde radio da una sezione molto molto piccola del cielo. Il più delle volte è utile per la scansione di nuovi pianeti e stelle. (ad esempio una stella di neutroni ruota molto velocemente, il profilo EM di questa è piuttosto unico.) Quindi al governo non importerebbe davvero.

DETTO QUESTO: la maggior parte delle volte i Radio Telescopi sono a banda abbastanza larga.

La trasmissione non è consentita in modo che la banda sia libera da ascoltare per i radioastronomi.

La mia opinione sul suo commento era che potrebbe anche essere raro che gli alieni trasmettano su quella frequenza e quindi non ci sarebbero omini verdi da ascoltare. Non credo che volesse insinuare che qualcuno, alieno o meno, si sarebbe arrabbiato per aver installato un radiotelescopio.

Wim Apon (olandese) sta costruendo un osservatorio radioastronomico amatoriale.

Sì Gijs,
Grazie: vedi il mio sito su
http://home.kpn.nl/apon001/huis.htm
ho fatto esperimenti con un'antenna a raggio rotante a 35 MHz, aggiungendo interferometria a 31 MHz, interferometria di fase a 31 MHz e fatto una mappa del cielo a queste frequenze, e un esperimento su disco a 12,5 GHz. Vedi anche il mio weblog… così puoi vedere cosa sto facendo giorno per giorno.
Wim

A proposito: ora sto usando la mia stazione di ricezione SETI a casa.
Ho pubblicato tutto il software sul mio sito, così ognuno può crearne uno proprio
Stazione ricevente SETI ora. È possibile utilizzare un disco TV e un ricevitore USB. o
un ricevitore di comunicazione a onde corte o qualunque cosa tu abbia.
Ogni frequenza senza segnali terrestri andrà bene.
Un vecchio computer xp fa il lavoro.
Solo per divertimento
Wim

In questi giorni sto sperimentando un radiotelescopio interferometrico a fasi acceso
146MHz. In questa fase sto costruendo l'elettronica e ottenendo la sensazione del
segnali delle stelle su questa frequenza. Vedo ora delle belle frange, quindi vado avanti.

Certo, i radiotelescopi sono economici ora, ma le macchine per i buchi neri ti costeranno ancora.

La maggior parte delle antenne paraboliche C-Band hanno un diametro di 10 piedi, sebbene siano disponibili quelle piccole come 8 piedi (al centro degli Stati Uniti) e grandi come 15 piedi (in grado di gestire satelliti transoceanici o residenti di Alaka e Hawaii).

Mentre alcune persone considerano le antenne paraboliche un pugno nell'occhio, i tecnici tendono a vederle come strumenti molto belli.

Come regola generale non si desidera collegare un'antenna a microonde (inclusi 1420 Mhz.) direttamente a un ricevitore, c'è troppa perdita a qualsiasi distanza. È generalmente meglio usare un downverter montato sull'antenna che riduce la frequenza a qualcosa di più gestibile con cavi coassiali ragionevoli. Naturalmente uno dei principali vantaggi di un SDR è la sua ampia gamma di frequenze.

Ho ordinato un SDR e sono sicuramente interessato a usarlo per la radioastronomia. Sono preoccupato per il guadagno e il rapporto segnale-rumore che probabilmente sarà piuttosto scadente, ma un preamplificatore esterno e un downverter miglioreranno le prestazioni.

È solo un sintonizzatore TV USB, non puoi metterlo sul piatto e utilizzare la connessione USB (dal momento che è digitale) per collegarti al computer

Le persone lo facevano con i dongle Wi-Fi per aumentare la portata, quindi penso di sì, potresti fare lo stesso con un radiotelescopio. Tuttavia, dovresti trovare un modo per far funzionare un cavo USB così lungo, a meno che tu non abbia qualcosa come un Raspberry Pi seduto nelle vicinanze per convertire l'USB in Ethernet.

L'USB è molto corto indipendentemente dalla qualità del cavo. Dovresti sederti vicino al piatto con un laptop. “malvineous” ha una buona idea con la conversione in Ethernet. Tuttavia, un Raspberry Pi avrebbe abbastanza potenza per farlo con una larghezza di banda sufficiente?

Un altro pensiero .. fintanto che una sorta di dispositivo informatico viene posizionato vicino al piatto in quel modo .. e se il codice sdr di backend potesse essere eseguito proprio lì e utilizzare la rete solo per la visualizzazione e / o la riproduzione? Un Raspberry Pi potrebbe gestirlo? So che il Raspberry Pi ha specifiche molto basse rispetto alle raccomandazioni di GNU Radio, ma presumo che le raccomandazioni includano la potenza di elaborazione per il display, il gestore delle finestre, ecc. con il backend SDR in cima potrebbe funzionare?

gnuradio ti permette di inviare il flusso da un computer a un altro, in modo da poterlo digitalizzare vicino alla parabola con l'Rpi, inviarlo tramite ethernet e su un PC robusto fare il resto dell'analisi del segnale pesante. Presumo che l'Rpi sia più che sufficiente per questo, immagino che saprò quando riceverò presto il mio Rpi e lo proverò con il mio dongle rtlsdr :)

O ancora più semplice, procurati un cavo USB attivo o un extender USB over ethernet (dx li ha)

Usa [qualunque cosa] per sottocampionare l'RF all'antenna. Quindi serializzare il segnale – e accendere un LED. Cavo in fibra ottica, fotorilevatore all'estremità del computer.

Se stai ascoltando solo una banda, non è necessario inviare segnali “cambia canale”. Si ottiene l'isolamento con la fibra ottica, che manca nelle soluzioni ethernet standard.

Contatto, che bel film! Sono ancora un fan dopo tutti questi anni.
Ha sicuramente qualcosa a che fare con Jodie :)

Oops scusa. Ignora “Segnala commento” quando ho premuto quello invece del pulsante “Rispondi”. -_-‘

Comunque, sì, mi commuovo ancora alla fine. Carl è morto durante il film, non è sopravvissuto per vedere il montaggio finale.

tizio antenna parabolica gonfiabile

Questo è molto interessante. Non ho costruito personalmente un radiotelescopio hardware, ma ho usato Arecibo e il VLA per l'astronomia delle pulsar. Il più rilevante è il progetto “Small Radio Telescope” del MIT. In realtà ne abbiamo uno sul tetto dell'edificio di fisica e ho lavorato con alcuni studenti universitari per farlo funzionare.

Quello che puoi fare con una tale configurazione è principalmente limitato dalla sensibilità. I piatti pratici sono davvero piccoli per gli standard della radioastronomia. Tuttavia, con l'SRT puoi, ad esempio, mappare la curva di rotazione della galassia (combinala con una mappa della materia visibile e puoi mostrare che deve esserci materia oscura!). Le osservazioni di Pulsar, anche se mi stanno a cuore, saranno una vera sfida. Un po' più facile se sei abbastanza a sud per vedere la pulsar Vela (di gran lunga la pulsar radio più brillante), ma stai ancora parlando di tempi di integrazione di un'ora, piegati con un periodo noto per la pulsar, per vedere qualsiasi cosa.

Per ottenere una configurazione funzionante simile a SRT di cui hai bisogno, approssimativamente:
* Un'antenna parabolica
* Una montatura altitudine-azimut per quanto sopra
* Un amplificatore a basso rumore per 1420 MHz
* Un filtro passa banda hardware
* Un diodo di rumore e forse alcuni lembi per chiudere il feed, per la calibrazione
* Il gizmo RTLSDR
* Elettronica di controllo
* Software

Sfortunatamente, il limite più grande in cui ti imbatterai è il piatto. Il SRT utilizza commerciale

Parabole da 2 m, che sono già abbastanza grandi e pesanti da richiedere una montatura alt-az abbastanza costosa. Se potessi mettere le mani su uno dei piatti più grandi (4 m?), guadagneresti notevolmente in sensibilità, ma la montatura sarebbe di conseguenza più pesante e più costosa.

Una volta superato quell'ostacolo, però, il resto è abbastanza semplice (almeno in confronto). Puoi acquistare LNA dallo scaffale e potresti voler combinare il tuo con un qualche tipo di sistema di raffreddamento, anche solo un'unità Peltier. Un filtro passa-banda che probabilmente puoi anche acquistare dallo scaffale, il punto è che ci sono *così* così tante interferenze in questi giorni che è meglio tenerlo fuori dall'ADC. L'elettronica di controllo per la montatura alt-az e qualsiasi altra cosa si costruisce facilmente utilizzando un Arduino.

Per il software, se hai qualcosa come GNU Radio, sei praticamente d'oro. Quasi tutte le misurazioni di radioastronomia equivalgono a calcolare semplicemente la potenza in una banda passante fissa in un tempo fisso. Per le osservazioni “continuum” (misurazione della luminosità del Sole’s, ad esempio) il tuo passa-banda è il più ampio che puoi gestire e il tuo periodo di tempo è solitamente lungo secondi. Il lavoro sulla linea spettrale utilizza passa-banda più stretti ma tempi similmente lunghi. Tutto questo è facilmente implementabile all'interno di GNU Radio.

Se vuoi fare l'interferometria, vorrai almeno VFO/clock molto stabili e VFO idealmente condivisi tra più moduli ricevitori. Probabilmente fattibile, ma potrebbe richiedere un po' di hacking sui dongle.

D'altra parte, poiché il dongle è *così* economico, potresti divertirti a costruire una serie di dipoli incrociati, con un RTLSDR e un Raspberry Pi su ciascuno, per fungere da interferometro in stile LOFAR. L'uso di frequenze più basse ti dà anche larghezze di banda frazionarie più elevate e quasi tutte le sorgenti sono più luminose, quindi questo potrebbe essere un buon modo per andare.

TLDR: Perfettamente fattibile, ma non so se risparmierai molto rispetto agli SRT


La scoperta del burst radio approfondisce il mistero dell'astrofisica

Viene mostrato l'Osservatorio di Arecibo. Credit: NAIC - Osservatorio di Arecibo, una struttura della NSF

La scoperta di una frazione di secondo di onde radio da parte di scienziati che utilizzano il radiotelescopio di Arecibo a Porto Rico fornisce nuove importanti prove di misteriosi impulsi che sembrano provenire dalle profondità dello spazio.

La scoperta di un team internazionale di astronomi, pubblicata il 10 luglio in Il Giornale Astrofisico, segna la prima volta che un cosiddetto "burst radio veloce" è stato rilevato utilizzando uno strumento diverso dal radiotelescopio Parkes in Australia. Gli scienziati che utilizzano l'Osservatorio di Parkes hanno registrato una manciata di tali eventi, ma la mancanza di risultati simili da parte di altre strutture ha portato a ipotizzare che lo strumento australiano potrebbe aver captato segnali provenienti da fonti sulla o vicino alla Terra.

"Il nostro risultato è importante perché elimina ogni dubbio che questi lampi radio siano veramente di origine cosmica", ha detto Victoria Kaspi, professore di astrofisica alla McGill University di Montreal e ricercatore principale per il progetto di indagine pulsar che ha rilevato questo lampo radio veloce. "Le onde radio mostrano ogni segno di essere venute da molto al di fuori della nostra galassia, una prospettiva davvero eccitante".

Esattamente ciò che potrebbe causare tali esplosioni radio rappresenta un nuovo importante enigma per gli astrofisici. Le possibilità includono una gamma di oggetti astrofisici esotici, come l'evaporazione di buchi neri, fusioni di stelle di neutroni o bagliori di magnetar, un tipo di stella di neutroni con campi magnetici estremamente potenti.

Immagine ottica del cielo dell'area nella costellazione dell'Auriga dove è stato rilevato il lampo radio veloce FRB 121102. La posizione del burst, tra il vecchio residuo di supernova S147 (a sinistra) e la regione di formazione stellare IC 410 (a destra) è contrassegnata da un cerchio verde. L'esplosione sembra provenire da molto più in profondità nello spazio, molto oltre la nostra galassia. Credito: © Rogelio Bernal Andreo (DeepSkyColors.com)

"Un'altra possibilità è che si tratti di esplosioni molto più luminose degli impulsi giganti visti da alcune pulsar", osserva James Cordes, professore di astronomia alla Cornell University e coautore del nuovo studio.

L'insolito impulso è stato rilevato il 2 novembre 2012, presso l'Osservatorio di Arecibo, una struttura sponsorizzata dalla National Science Foundation che vanta il radiotelescopio più grande e sensibile del mondo, con una parabola a specchio radio che si estende per 305 metri e copre circa 20 acri.

Mentre i lampi radio veloci durano solo pochi millesimi di secondo e sono stati rilevati raramente, il team internazionale di scienziati che ha riportato la scoperta di Arecibo conferma le stime precedenti secondo cui questi strani lampi cosmici si verificano circa 10.000 volte al giorno in tutto il cielo. Questo numero sorprendentemente grande è dedotto calcolando quanto cielo è stato osservato e per quanto tempo, al fine di effettuare le poche rilevazioni finora riportate.

"La luminosità e la durata di questo evento, e la velocità dedotta con cui si verificano queste esplosioni, sono tutte coerenti con le proprietà delle esplosioni precedentemente rilevate dal telescopio Parkes in Australia", ha affermato Laura Spitler, autrice principale del nuovo articolo. Il dottor Spitler, ora ricercatore post-dottorato presso il Max Planck Institute for Radio Astronomy di Bonn, in Germania, era uno studente di dottorato alla Cornell quando è iniziato il lavoro di ricerca.

Le esplosioni sembrano provenire da oltre la Via Lattea in base alla misurazione di un effetto noto come dispersione del plasma. Gli impulsi che viaggiano attraverso il cosmo si distinguono dalle interferenze provocate dall'uomo per l'effetto degli elettroni interstellari, che fanno sì che le onde radio viaggino più lentamente a frequenze radio inferiori. L'esplosione rilevata dal telescopio di Arecibo ha tre volte la misura di dispersione massima che ci si aspetterebbe da una fonte all'interno della galassia, riferiscono gli scienziati.

La scoperta è stata fatta nell'ambito del sondaggio L-Band Feed Array (PALFA) del Pulsar Arecibo, che mira a trovare un ampio campione di pulsar e a scoprire oggetti rari utili per sondare aspetti fondamentali della fisica delle stelle di neutroni e testare teorie della fisica gravitazionale.

Sono ora in corso sforzi per rilevare i lampi radio utilizzando radiotelescopi in grado di osservare ampie aree del cielo per aiutarli a identificarli. I telescopi in costruzione in Australia e Sud Africa, così come il telescopio CHIME in Canada, hanno il potenziale per rilevare lampi radio veloci. Gli astronomi affermano che queste e altre nuove strutture potrebbero aprire la strada a molte altre scoperte e a una migliore comprensione di questo misterioso fenomeno cosmico.


  • Autore articolo: admin
  • Post pubblicato: 27 aprile 2020
  • Categoria articolo: Tecnologia
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Le onde elettromagnetiche generalmente chiamate “onde radio” sono onde la cui lunghezza d'onda è un po' più lunga di quella della luce bianca e con una frequenza molto più bassa della luce. Queste onde sono generate naturalmente generando impulsi di elettricità. Hanno le loro lunghezze d'onda e frequenze che si trovano in un ampio spettro elettromagnetico. Contengono la minor energia e sono le più lunghe di qualsiasi onda elettromagnetica. Le onde radio variano da pochi centimetri circa della lunghezza di una matita, alle onde della lunghezza di un veicolo, fino a onde gigantesche più lunghe del diametro del nostro pianeta Terra. Heinrich Hertz li scoprì nel 1888. Sono veloci quanto le radiazioni luminose visibili e sono ampiamente utilizzati nella tecnologia moderna. Vuoi conoscere le sue applicazioni? Se affermativo, seguimi mentre evidenzierò i 12 usi significativi delle onde radio.

1. in Radioastronomia

Le onde radio hanno il loro uso nello studio della "Radioastronomia", in cui gli astronomi devono mappare le onde radio emesse dagli oggetti nello spazio, utilizzando il radiotelescopio.

2. Ricerca extraterrestre

Possono fornire informazioni sui materiali extraterrestri nell'universo perché possono percorrere lunghe distanze, il che è impossibile attraverso un telescopio ottico.

3. Trasmissioni radiofoniche e televisive


La trasmissione radiofonica e televisiva è la trasmissione di audio e video tramite onde radio da un trasmettitore al pubblico tramite antenne.

4. Auto e giocattoli telecomandati

Vi siete mai chiesti come si controllano a distanza automobili e giocattoli? I segnali vengono trasmessi tramite onde radio.

Le auto telecomandate sono una delle più grandi scoperte tecnologiche. Oggi, le auto possono essere controllate da lontano semplicemente premendo i pulsanti del telecomando.

5. in Modulazione di ampiezza in quadratura

Le onde radio vengono utilizzate anche per la trasmissione di dati e Wi-Fi da un luogo all'altro tramite QAM (Quadrature Amplitude Modulation).

RADAR (Radio Detection and Ranging System) è un sistema di difesa, composto da onde radio, che vengono utilizzate dalle forze navali e aeronautiche, al fine di rilevare la posizione e la distanza di un intruso dal punto in cui è posizionato il radar.


Le onde radio sono anche il vettore dei segnali GPS, trasmessi dai satelliti.

8. Nella radiotomografia

Le onde radio vengono utilizzate anche in una tecnologia chiamata "Radio Tomografia". Implica l'imaging di persone e oggetti in una regione geografica utilizzando onde radio invisibili utilizzando un ricevitore e un mittente (dispositivi a bassa potenza). Ad esempio (tomografia radio bayesiana adattiva).

9. Nella risonanza magnetica

Le onde radio sono sfruttate nell'imaging medico degli organi interni del corpo attraverso la risonanza magnetica (Magnetic Resonance Imaging). Al giorno d'oggi, queste onde radio vengono utilizzate anche per trattare una serie di condizioni mediche come la diatermia.

10. In beamforming e massivo MIMO

Le ultime tecnologie 5G utilizzano anche le onde radio per massimizzare i segnali ricevuti dal dispositivo connesso. Questo è anche chiamato beamforming e MIMO massiccio.

11. Nei sistemi di sicurezza

I sistemi di sicurezza presenti nelle porte dei centri commerciali e nelle abitazioni funzionano emettendo onde radio sull'oggetto che gli passa davanti e rilevandone così il movimento. Comprende un sistema di hub del dispositivo che è collegato al muro.

12. Nell'identificazione a radiofrequenza (RFID) e nella lettura dei codici a barre

Un'altra applicazione include l'RFID (Radio Frequency Identification), che è fondamentalmente una tecnica di lettura rapida dei tag ma che utilizza onde radio invece della luce (utilizzata dal lettore di codici a barre). Può leggere 1000 tag alla volta ed è molto più veloce del lettore di codici a barre, che richiede luce per trasmettere e ricevere dati.

Le onde radio sono onde elettromagnetiche a bassa frequenza che trasmettono impulsi elettrici da un supporto all'altro a distanza e senza bisogno di contatto fisico tra i due supporti. Ha ampi usi nei sistemi di radiodiffusione e radar.


Quando è stato costruito il Very Large Array?

A partire dagli anni '60, gli scienziati hanno concepito un gigantesco array di antenne radiofoniche che potrebbe integrare il lavoro delle strutture a disco singolo, secondo una storia del National Radio Astronomy Observatory (NRAO), che sovrintende al VLA. A causa dei principi dell'ottica, diversi telescopi possono lavorare in tandem e combinare i loro dati per agire come un telescopio con un'area di raccolta delle dimensioni della distanza tra i singoli piatti, una tecnica nota come interferometria.

Il Congresso ha approvato il finanziamento per il VLA nell'agosto 1972 e la costruzione è iniziata l'anno successivo. La struttura è stata completata e formalmente dedicata nel 1980, per un costo totale di 78 milioni di dollari nel 1972 (l'equivalente di 485 milioni di oggi), o circa 1 dollaro per contribuente, secondo il dipartimento del turismo del New Mexico.

Il VLA si trova nelle pianure di San Agustin, un tratto pianeggiante di deserto vuoto a circa 50 miglia (80 km) a nord-ovest di Socorro. Poiché è lontano dalle grandi città e circondato da montagne su ogni lato, che fungono da fortezza naturale per tenere fuori le interferenze radio, il sito è ideale per la radioastronomia, secondo l'NRAO.

Il clima secco è un'altra chiave del successo del VLA. Le onde radio vengono assorbite dalle molecole d'acqua nell'atmosfera terrestre e quindi trovarsi in un luogo con un'umidità estremamente bassa consente alla struttura di avere una finestra chiara sugli eventi nel cielo notturno.


È possibile filtrare le onde radio utilizzando un altro radiotelescopio? - Astronomia

I radioastronomi hanno misurato direttamente la distanza di una galassia lontana, fornendo un prezioso "parametro" per calibrare grandi distanze astronomiche e dimostrando un metodo vitale che potrebbe aiutare a determinare la natura sfuggente della misteriosa Energia Oscura che pervade l'Universo. Galaxy UGC 3789 Immagine a luce visibile di UGC 3789 CREDITO: STScI

"Abbiamo misurato una distanza geometrica diretta dalla galassia, indipendentemente dalle complicazioni e dai presupposti inerenti ad altre tecniche. La misurazione evidenzia un metodo prezioso che può essere utilizzato per determinare il tasso di espansione locale dell'Universo, che è essenziale nella nostra ricerca di trovare la natura dell'energia oscura", ha affermato James Braatz, del National Radio Astronomy Observatory (NRAO), che ha presentato il lavoro all'incontro dell'American Astronomical Society a Pasadena, in California.

Braatz e i suoi colleghi hanno utilizzato il Very Long Baseline Array (VLBA) della National Science Foundation e il Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) e l'Effelsberg Radio Telescope del Max Planck Institute for Radioastronomy (MPIfR) in Germania per determinare che una galassia soprannominato UGC 3789 si trova a 160 milioni di anni luce dalla Terra. Per fare ciò, hanno misurato con precisione sia la dimensione lineare che angolare di un disco di materiale in orbita attorno al buco nero centrale della galassia. Le molecole d'acqua nel disco agiscono come maser per amplificare o rafforzare le onde radio nello stesso modo in cui i laser amplificano le onde luminose.

L'osservazione è un elemento chiave di un grande sforzo per misurare il tasso di espansione dell'Universo, noto come la costante di Hubble, con una precisione notevolmente migliorata. Questo sforzo, dicono i cosmologi, è il modo migliore per restringere le possibili spiegazioni per la natura dell'Energia Oscura. "La nuova misurazione è importante perché dimostra una tecnica geometrica in un unico passaggio per misurare le distanze delle galassie abbastanza lontane da dedurre il tasso di espansione dell'Universo", ha affermato Braatz. Il telescopio GBT Robert C. Byrd Green Bank CREDITO: NRAO/AUI/NSF Il VLBA Very Long Baseline Array CREDITO: NRAO/AUI/NSF

L'Energia Oscura è stata scoperta nel 1998 con l'osservazione che l'espansione dell'Universo sta accelerando. Costituisce il 70% della materia e dell'energia dell'Universo, ma la sua natura rimane sconosciuta. Determinare la sua natura è uno dei problemi più importanti in astrofisica.

"Misurare distanze precise è uno dei problemi più antichi dell'astronomia e l'applicazione di una tecnica di radioastronomia relativamente nuova a questo vecchio problema è fondamentale per risolvere una delle più grandi sfide dell'astrofisica del 21° secolo", ha affermato il membro del team Mark Reid dell'Università di Harvard. Centro Smithsonian di Astrofisica (CfA).

Il lavoro su UGC 3789 segue una misurazione fondamentale fatta con il VLBA nel 1999, in cui la distanza dalla galassia NGC 4258 - 23 milioni di anni luce - è stata misurata direttamente osservando i maser d'acqua in un disco di materiale in orbita attorno al suo nero centrale. buco. Questa misurazione ha consentito il perfezionamento di altre tecniche di misurazione della distanza indiretta utilizzando stelle variabili come "candele standard".

La misurazione a UGC 3789 aggiunge un nuovo traguardo sette volte più distante di NGC 4258, che a sua volta è troppo vicino per misurare direttamente la costante di Hubble. La velocità con cui NGC 4258 si sta allontanando dalla Via Lattea può essere influenzata da effetti locali. "UGC 3789 è abbastanza lontano che la velocità con cui si sta allontanando dalla Via Lattea è più indicativa dell'espansione dell'Universo", ha affermato il membro del team Elizabeth Humphreys del CfA.

Dopo il risultato ottenuto con NGC 4258, gli astronomi hanno utilizzato il GBT altamente sensibile per cercare altre galassie con maser simili a molecole d'acqua in dischi in orbita attorno ai loro buchi neri centrali. Una volta trovati i candidati, gli astronomi hanno quindi utilizzato il VLBA e il GBT insieme al telescopio Effelsberg per creare immagini dei dischi e misurare la loro struttura rotazionale dettagliata, necessaria per le misurazioni della distanza. Questo sforzo richiede osservazioni pluriennali di ciascuna galassia. UGC 3789 è la prima galassia nel programma a fornire una distanza così precisa.

Il membro del team Cheng-Yu Kuo dell'Università della Virginia ha presentato un'immagine del disco maser in NGC 6323, una galassia ancora più distante di UGC 3789. Questo è un passo avanti verso l'utilizzo di questa galassia per fornire un altro prezioso traguardo cosmico. "L'altissima sensibilità dei telescopi consente di realizzare tali immagini di galassie anche oltre i 300 milioni di anni luce", ha affermato Kuo.

Braatz lavora al progetto con Reid e Humphreys della CfA Jim Condon della NRAO Cheng-Yu Kuo della University of Virginia Christian Henkel della MPIfR Fred Lo e Violette Impellizzeri della NRAO Ingyin Zaw della New York University Avanti Tilak della CfA e Lei Hao dell'Università del Texas.


Sono alieni? Gli scienziati rilevano segnali radio più misteriosi dalla galassia lontana

Negli ultimi dieci anni, gli scienziati si sono interrogati su potenti lampi di energia della durata di millisecondi provenienti dallo spazio profondo. Alcuni scienziati pensano che questi "lampi radio veloci", o FRB, provengano da fonti naturali, come stelle di neutroni appena nate o buchi neri. Altri pensano che potrebbero essere segnali di civiltà aliene.

Una cosa è certa: gli FRB sono più comuni di quanto pensassimo. Nell'ultima scoperta, gli scienziati che lavorano nell'ambito di un'iniziativa da 100 milioni di dollari nota come Breakthrough Listen hanno utilizzato l'intelligenza artificiale per rilevare dozzine di FRB aggiuntivi provenienti da FRB 121102, una fonte non ancora caratterizzata in una galassia a 3 miliardi di anni luce dalla Terra .

Il lavoro è il primo passo nei più grandi piani dell'iniziativa per l'utilizzo dell'intelligenza artificiale per trovare schemi nascosti nel mare più grande di segnali cosmici che arrivano sulla nostra strada: una ricerca che potrebbe finalmente fornire una risposta a quell'eterna domanda: siamo soli nell'universo?

"È un ottimo modo per sviluppare i tipi di tecniche che alla fine vogliamo utilizzare per trovare altri tipi di segnali che potrebbero provenire dall'intelligenza extraterrestre", afferma Andrew Siemion, investigatore principale di Breakthrough Listen e direttore del Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI ) Centro di ricerca dell'Università della California, Berkeley.

Nell'agosto 2017, il team di Breakthrough Listen ha scoperto 21 lampi radio veloci da FRB 121102 durante cinque ore di osservazioni effettuate da un radiotelescopio a Green Bank, in West Virginia. Nel loro ultimo studio, che sarà pubblicato in un prossimo numero dell'Astrophysical Journal, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica di intelligenza artificiale specializzata nota come deep learning per vedere se qualche segnale era stato trascurato nella loro ricerca iniziale.

Siemion ha dato a Yunfan "Gerry" Zhang, uno studente di dottorato a Berkeley, il compito di addestrare un algoritmo di apprendimento profondo per cercare le raffiche aggiuntive. L'intelligenza artificiale addestrata è stata liberata per ordinare 400 terabyte di dati di osservazione: un enorme tesoro contenente circa tanti dati quanti ne sono contenuti in 40.000 ore di video 4K.

Dopo un mese di lavoro, Zhang è entrato nell'ufficio di Siemion e ha detto al suo mentore sbalordito di aver scoperto circa 100 esplosioni precedentemente non rilevate. Per essere sicuri che Zhang avesse ragione, i ricercatori hanno utilizzato un software standard per computer per ripulire i segnali disordinati e hanno confermato l'esistenza di almeno 72 ulteriori raffiche.

Lo stesso approccio AI potrebbe aiutare gli astronomi a trovare nuove fonti ripetitive di lampi radio veloci più vicine alla Terra rispetto a FRB 121102. Se esistono fonti ripetitrici più vicine, gli astronomi potrebbero essere in grado di osservarle meglio utilizzando telescopi ottici e a raggi X, afferma Harvard l'astrofisico Avi Loeb, il direttore della teoria della scienza per tutte le iniziative finanziate dalla Breakthrough Prize Foundation.

Relazionato

Spazio Una misteriosa particella proveniente da una galassia lontana si è fatta strada verso un osservatorio in Antartide

"Non abbiamo ancora alcun indizio sul fatto che l'origine sia artificiale o naturale", ha detto Loeb, che non è stato direttamente coinvolto nel lavoro di Breakthrough Listen.

Loeb aveva precedentemente esaminato la possibilità che i lampi radio veloci provenissero da trasmettitori radio costruiti da una civiltà aliena avanzata, forse la prova di potenti raggi di energia usati per spingere le astronavi aliene. Ha anche teorizzato che è più probabile che fonti di ripetitori come FRB 121102 siano tali segnali alieni perché le spiegazioni di origine naturale molto probabilmente produrrebbero solo un singolo burst.

Ma il team di Breakthrough Listen sta già guardando oltre le rapide raffiche radiofoniche. Sta sviluppando l'intelligenza artificiale per analizzare una gamma più ampia di segnali altrettanto interessanti provenienti da stelle e galassie vicine. In questo caso, le ampie capacità di riconoscimento dei pattern dell'IA potrebbero rivelarsi particolarmente utili quando nessuno sa esattamente come potrebbe essere un segnale alieno.

"If AI could flag things that don’t look right or don’t look natural, that might be an interesting thing to do," says Seth Shostak, a senior astronomer at the SETI Institute in California who was not involved in the Breakthrough Listen study.

Eventually, AI could do much more than just filter radio signals. Shostak speculates that AI — already enabling Internet searches for cat and dog videos — could someday automatically search telescope images for unusual visual features that might represent huge alien megastructures from either existing or bygone civilizations. As he puts it, "AI can find cats on the Internet, but maybe it could also find Klingons in space.”


Is it possible to filter radio-waves using another radio telescope? - Astronomia

Another important power of a telescope is its ability to make us see really small details and see sharp images. This is its resolving power. Objects that are so close together in the sky that they blur together into a single blob are easily seen as separate objects with a good telescope. The resolving power is measured in the absolute smallest angle that can be resolved. The absolute minimum resolvable angle (smallest visible detail) in arc seconds = 252,000 × (observation wavelength) / (objective diameter). The wavelength and diameter must be measured in the same length units (i.e., both wavelength and objective diameter given in meters or both in nanometers). A telescope with one arc second resolution would be able to see a dime from about 3.7 kilometers (2.3 miles) away. Modern telescopes are able to count the number of lines in President Roosevelt's hair on a dime at that distance.

The desire is to make as small as possible. This can be done by making the observation wavelength small (e.g., use UV instead of visible light) or by making the objective diameter large. Another way to understand it is the more waves that can be packed on the objective, the more information the telescope detects and, therefore, the more detailed the image is. A 40-centimeter telescope has Due times the resolution of a 20-centimeter telescope at the same observing wavelength ( for the 40-centimeter telescope is one-half the for the 20-centimeter telescope). However, fluctuations in the atmosphere will usually smear images into a fuzzy blob about one arc second or more across so the resolution is usually limited to the resolution from a 12.5-centimeter telescope on the ground. I will discuss the atmosphere's effect on images further in the another section and ways you can compensate for it.


The Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST)

A spectacular example of such a system is the Very Large Array shown here. This telescope is made of 27 radio dishes, each 25 meters in diameter, on a Y-shaped track. Fully extended, the Very Large Array is 36 kilometers across and has a resolution of around one arc second (depending on the radio wavelength). It has the light-gathering power of a 130-meter telescope. Aerial views are shown below.

Another example is the Australia Telescope Compact Array outside of Narrabri. Six 22-meter dishes can be placed in an array 6 kilometers across. A photo tour of the site is available here.

The Very Long Baseline Array is a huge interferometer that uses ten telescopes placed in sites from Hawaii to the Virgin Islands (see map below). This telescope is 8,600 kilometers across and has a resolution as good as 0.0002 arc second! With a resolution about 50 times better than the Hubble Space Telescope, it is able to detect features as small as the inner solar system at the center of our galaxy, about 27,000 light years away. A similarly-sized array of radio telescopes, called the Event Horizon Telescope, is being used to image the supermassive black holes at the centers of galaxies. Astronomers are constructing radio telescopes out in space that work in conjunction with ground-based radio telescopes to make interferometers much larger than the Earth (see also the Orbiting VLBI web site).


Sites for the Very Long Baseline Array---an array 8600 km across!

Other huge radio telescope arrays include Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) made of 36 identical antennae, each 12 meters in diameter, in western Australia and the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) at over 16,500 foot (5000 meters) elevation in the Atacama Desert in Chile. ALMA is made of 66 total antennae with 54 of them 12 meters in diameter and 12 of them 7 meters in diameter in an array 16 kilometers across. Both ALMA and ASKAP are large international projects.


Central Cluster of antennae of the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)

Astronomers are also now connecting optical telescopes to increase their resolving power. Two nice examples are the Large Binocular Telescope Interferometer on Mt Graham in Arizona (USA) and the Very Large Telescope Interferometer of Paranal Observatory on Cerro Paranal in the Atacama Desert, northern Chile.


The EHT is composed of radio telescopes, which only detect radio waves. Light and X-rays just hit it like they hit another giant structure of steel and aluminum.

One way to increase the sensitivity of the EHT is to capture more energy from the black hole targets at each EHT site. Since black holes emit radiation at many frequencies, we can do this by increasing the range of frequencies that are recorded during EHT observations. This, in turn, requires electronic systems and recording systems that operate at higher speeds. Industry trends that allow faster personal computers and higher capacity hard disk drives have enabled the EHT to leap forward to recording rates that are more than a factor of 10 faster than for any other global array. This is embodied in “Moore’s Law”, a heuristic coined in 1965 by Intel co-founder Gordon Moore, has predicted the exponentially increasing power of integrated circuits for the subsequent decades.

The effect of Moore’s Law has enabled the EHT to gather, record, and process much larger bandwidths at a fraction of the cost of earlier pioneering VLBI systems. The resulting increase in observing sensitivity has helped extend the EHT’s reach to longer baselines, and resulted in higher quality data sets with much better “signal-to-noise” ratio, or SNR.

The EHT equips each single dish site with specialized electronics designed and supplied by the collaboration. Though historically, analog VLBI equipment was used, in the modern era digital electronics is prevalent and has been the mainstay of the EHT. For single dish telescopes, the primary unit is called the VLBI “Digital Back End”, or DBE, which samples analog data from a radio receiver and feeds the formatted digital data to a data recorder.

Several different types of digital backend have been used in EHT observations, including the first-generation DBE1 system, the Digital Base Band Converter (DBBC) system, developed in Europe, and the ROACH Digital Backend (RDBE). The most recent incarnation is called the “R2DBE” or “ROACH2 DBE”, and has been deployed at all EHT sites. The R2DBE samples and processes data at a rate of 16 gigasamples-per-second, perfectly matched to the recording data rate of the Mark6 digital recorder, the latest generation of EHT VLBI Data Recorder. ROACH stands for “Reconfigurable Open Architecture Computing Hardware” and is shared by an open source astronomical instrument collaboration called “CASPER” the Collaboration for Astronomy Signal Processing and Electronics Research”.

Each Mark6 recorder receives digital data at a rate of 16 Gigabits/sec from the R2DBE and distributes it among a total of 32 hard disk drives grouped into 4 modules of 8 disks each. The EHT is scheduled to record an aggregate rate at each site of 64 Gigabits/sec by using 4 Mark6 units in tandem. This rate is matched to the maximum bandwidth current available from the key ALMA site (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) that has the largest collecting area of all the EHT sites.

Recorded disk packs from each site are shipped back to two central locations, the Max Planck Institute in Bonn, Germany, and the MIT-Haystack Observatory in Westford, Massachusetts, for correlation. The DiFX, or “distributed F-X” software correlator is now used for EHT correlation. Among other advantages, software correlation clusters are scalable and the programs are easily customized. CPU-based processors are commodity products so in the processing domain as well as the recording the EHT take’s advantage of Moore's Law advances in processing power.