Observations de Cygnus A

Cygnus A (3C 405) est l’une des radiogalaxies les plus brillantes et les plus célèbres. Elle fut découverte par Grote Reber en 1939. En 1953 Roger Jennison et M. K. Das Gupta montrèrent qu’elle comportait deux sources. Comme toutes les radiogalaxies, elle contient un noyau galactique actif.

Les images de la galaxie dans le domaine radio du spectre électromagnétique montrent deux jets s’échappant dans des directions opposées du centre de la galaxie.

Aspect radio astronomique à 5GHz de la galaxie Cygnus A (3C405)

28-01-2021

Nouveau balayage centré au milieu des sources Cygnus A et Cygnus X selon une matrice de 19×19 positions espacées de 0,4 degrés. Le signal est recueilli à chaque fois pendant 40 secondes. Le temps total des 361 mesures a pris 6 heures de 08:29 à 14:30 TUC. Le résultat est présenté dans les figures habituelles suivantes.

Dans le tableau du haut se trouvent les courbes des puissantes cumulées dans une bande de 6 MHz mesurées points par points, c’est à dire selon les ascension horaires et déclinaisons illustrées dans les tableaux du milieu et du bas. Les heures d’observation sont notées sur l’axe horizontal.

Cartographie de la bande de fréquence correspondant à la raie spectrale HI
Cartographie de la densité de puissance du signal de Cygnus A et Cygnus X à 1418 MHz

Ci-dessus la localisation des sources continues à 1418 MHz Cygnus A (à droite) et Cygnus X (à gauche) en fonction des directions RA (ascension horaire) / DEC

26-01-2021

L’image spectrographique du jour est particulière car elle montre successivement le signal d’une des radiogalaxies les plus puissantes et un objet à faible rayonnement. Le premier signal reçu provient de Cygnus A tandis que le second correspond à la Lune. Nous avions déjà pointé le radiotélescope vers ces deux objets mais aujourd’hui Patrick F1EBK a programmé des poursuites prolongées de ces deux objets astronomiques. La lune est considérée comme un corps noir dont le rayonnement électromagnétique est du à sa température. Le radiotélescope a été dirigé vers Cygnus A et est resté pointé vers cette radiosource grâce au moteur de poursuite. Le signal reste donc constant pendant toute la durée de la poursuite. Ceci se traduit par une bande bleu ciel intense autour de 800 minutes sur le spectrogramme ci-dessous. La bande bleu plus foncée dans la région située autour de 1300 minutes après minuit TUC est le rayonnement de la Lune. Comme sur tous les spectrogrammes précédents la plus grande partie de la bande verticale et la tache rouges sur les fréquences autour de 1420,4 MHz traduisent la forte intensité du signal de l‘hydrogène neutre H1 galactique.

Spectrogramme F6CNB / N5CNB

Dans la partie gauche de la figure sont indiquées les angles d’Ascension Horaire (AH) et de Déclinaison (Decl). On voit que pendant le temps correspondant à la bande bleu ciel vers 650 à 860 minutes l’AH varie linéairement en raison du mouvement de poursuite du radiotélescope pointé vers la radiosource Cygnus A. A un moment l’AD devient constante à l’arrêt de la poursuite, mais la déclinaison reste identique. De ce fait, la Terre continuant de tourner (…) la radiosource voisine Cygnus X passe devant le lobe de l’antenne. On aperçoit alors sur le spectrogramme une bande horizontale distincte légèrement plus foncée car moins puissante peu après un passage avec moins de signal. La séparation de Cygnus A et Cygnus X avait déjà été vue les 27 et 28 décembre.

18-01-2021

Une nouvelle série d’observations a été programmée par Patrick F1EBK, centrées sur les directions des radiosources Cygnus A et Cygnus X. Les 289 régions ont été balayées en 4h49 minutes à raison de 40 secondes par région. Les signaux sont reçus sur un SDR et analysés en fréquence par Rémi F6CNB / N5CNB. Dans le bas de la figure suivante est représenté le balayage en dents de scie de l’axe de déclinaison de l’antenne du radiotélescope (Dec). Les heures TUC d’acquisitions des signaux figurent sur l’axe horizontal. Les valeurs d’ascension droite (RA) sont sur le tableau du milieu. Le haut de la figure illustre les densités spectrales de puissance du flux reçu à chaque minute au cours du balayage de la matrice carrée 17×17 espacée de 0,8 degrés. Deux périodes avec des pics de puissance sont identifiables. Au cours de la première à gauche les pics (Cygnus X) sont peu amples, passent par un maximum et s’étalent plus que les pics de la seconde période à droite qui sont également plus intenses (Cygnus A). (Graphes François-Xavier N5FXH).

Le spectre moyen ci-dessous correspond à la compilation de l’ensemble des spectres calculés au cours de la série d’observation dans la bande passante totale de 5 MHz et avant tout filtrage des parasites.

Densités spectrales de puissance moyenne dans une bande de 5 MHz de large

La carte des densités spectrales de puissance ci-dessous est calculée sur la totalités de la bande passante de 5 MHz en fonction des coordonnées RA/DEC.

Les deux radio sources Cygnus A et X reçues en bande L
Les deux radio sources Cygnus A et X reçues en bande L (carte lissée)

Le spectre moyen suivant montre la sélection d’une fenêtre de fréquences qui correspond à la raie hydrogène neutre HI. Une fois ce filtrage effectué, la carte illustre la localisation des émissions radio HI les plus puissantes. Les deux pics restants sur le tiers droit de la courbe sont les raies spectrales H1 décalées au delà de 1420,4 MHz par l’effet Doppler. La raie HI la plus intense correspond à la direction de Cygnus A, celle plus faible et dont la fréquence est plus décalée, traduit des vitesses plus rapides correspondant à la direction de Cygnus X.

Localisation des émissions HI en provenance des régions Cygnus A et Cygnus X. Abscisses : Ascension Droite ; Ordonnées : déclinaison

François-Xavier N5FXH a effectué un autre filtrage fréquentiel des spectres qui élimine les composantes H1 et ne conserve que dix bins des spectres aux fréquences où ne subsiste que l’émission continue. La carte suivante illustre les densités spectrales de puissance des signaux autour de 1417-1418 MHz en fonction des coordonnées en ascension droite et déclinaison selon une matrice de 17×17 régions espacées de 0,8 degrés et moyennés sur 40 secondes. A ces fréquences les signaux se rapportent aux émissions continues des radiosources hors H1 galactique. Le signal de Cygnus A à droite est plus intense et moins diffus que celui de Cygnus X à gauche.

Matrice 17×17 espacée de 0,8 degrés (Déc) et 0,053 minutes (AD)

13-01-2021

Spectrogramme du signal de la Galaxie sur 24 heures

12-01-2021

Patrick F1EBK a programmé une série d’observations de 40 secondes vers 17×17 directions centrées sur la radiosource Cygnus A et espacées de distances angulaires de 0,8 degrés. François-Xavier nous livre les graphes suivants.

Rémi F6CNB a analysé les données en fonction du temps et des fréquences sous la forme des spectrogrammes habituels ci-dessous. Ceux-ci retrouvent la double raie HI au delà de 1420 MHz ainsi que le spectre continu dont la direction AD du maximum ne coïncide pas avec celle du maxima de HI le plus décalé.

Détail des spectres de fréquences des signaux autour de Cygnus A

Le spectrogramme des signaux des régions autour de Cygnus A correspond aux directions indiquées sur le premier diagramme. On aperçoit les densité spectrales de puissance des raies hydrogène HI avec deux sommets de forte intensité dont les décalages par effet Doppler sont différents (vitesses radiales différentes). On voit également qu’il existe un signal dont le spectre est continu sous forme de traits horizontaux plus clairs. Cela signifie que la puissance du signal est la même à toutes les fréquences calculées contrairement à la raie spectrale HI. Ce signal à spectre continu est le plus puissant à un moment différent (donc dans une direction différente) de celle dans laquelle la puissance de la raie spectrale HI la plus décalée est absente. Ce rayonnement de fond continu-continu est d’origine thermique et responsable d’un signal dans le domaine infrarouge (carte ci-dessous).

31-12-2020

Pour terminer cette riche journée, voici un nouveau transit de Cygnus A (3C 405) avec le nouveau SDR Adalm-Pluto équipé d’un blindage métallique pour le protéger des interférences parasites. Le gain du préamplificateur situé dans l’armoire radio a été réduit pour limiter sa susceptibilité aux signaux parasites. Il n’est donc pas possible de comparer le niveau avec l’acquisition du 27 décembre. L’image suivante est à comparer avec celle publiée en 1952…

Transit de Cygnus A suivi du transit probable de la source radio Cygnus X sur 1418 MHz

28-12-2020

Rémi F6CNB et Patrick F1EBK se sont coordonnés hier pour observer la source radio Cygnus A lors de son passage au méridien (culmination).

Rémi F6CNB a construit le spectrogramme du 27/12/2020 avec le passage de Cygnus A à 13h25mn20s TUC GPS. Il semble être légèrement en avance sur le passage théorique. Ceci peut s’expliquer par une « petite » erreur de pointage de l’antenne du radiotélescope, évaluée à 2min 30 secondes. A gauche sont indiquées les coordonnées équatoriales et différents mesures de températures du radiotélescope (graphe du à Rémi F6CNB et François-Xavier N5FXH). A droite le spectrogramme représente de haut en bas la puissance du signal minute par minute (origine 0 heures TUC) en fonction de la fréquence correspondant à la raie hydrogène H1. Le bleu ciel vertical entre 1420 et 1421 MHz correspond à l’hydrogène diffus. Les taches colorées indiquent les deux passage du plan de la voie lactée dans l’axe du radiotélescope. Les traits bleu ciel horizontaux traduisent une augmentation du signal dans toute le spectre de fréquences en rapport avec le bruit thermique et non thermique dont l’origine est probablement les sources radio Cygnus A et X.

Le transit des sources radio Cygnus A et Cygnus X (?) sont traduits par les bandes bleues clair horizontales
(Documents F6CNB)

A 1417MHz, le signal de CygnusA est de 0.607dB au-dessus du bruit système (courbe bleue).

A 1419MHz, le signal de CygnusA est de 0.57 dB au-dessus du bruit système (courbe rouge).

Dans cette bande le niveau de Cygnus A évalué par Rémi est de 1565 Jy.

Jean-Jacques Maintoux F1EHN estime que la « bosse » environ vingt minutes après le transit de Cygnus A (et deuxième bande bleu ciel du spectrogramme) est probablement due aux signaux rayonnés par la zone complexe Cygnus-X. C’est l’intérêt d’une grande antenne de pouvoir résoudre Cygnus A, généralement confondue avec la région Cygnus X pour les antennes de plus petites dimensions. L’écart de temps correspond approximativement à un angle de 5 degrés, soit environ trois fois l’angle d’ouverture du lobe du radiotélescope. Ce qui devrait théoriquement permettre de séparer les deux sources. Cygnus X est globalement une radiosource complexe qui émet un continuum composé d’un signal d’origine non-thermique synchrotron et de radiations thermiques bremsstrahlung. Le rayonnement d’origine thermique représente 75% du total (à 6 cm). Il est du a des collisions entre les électrons et les ions. Dans les prochains jours nous allons continuer à explorer cette région.

Bibliographie :