Observations de la Galaxie

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La toute première « lumière » de la Galaxie reçue par le radiotélescope en juillet 2019 grâce à la mise sous tension du « préamplificateur découvert » à la source

La Voie lactée, la galaxie dans laquelle se trouve le Système solaire, compte quelques centaines de milliards d’étoiles et a une extension de l’ordre de 80 000 années-lumière.

La galaxie spirale barrée NGC 1300. Photo prise par le télescope spatial Hubble (HST)

Notre propre galaxie est une grande galaxie spirale barrée d’environ 30 000 parsecs de diamètre et de 1 000 parsecs d’épaisseur. Elle contient approximativement 2×1011 étoiles

1420-MHz all-sky map in Galactic coordinates at a resolution of 5 •. The colour coding is linear from dark blue to red representing 3.4 K to 8.0 K.

La Galaxie est observée à différentes longueur d’ondes.

Différentes structures figurent sur cette carte avec leurs coordonnées galactiques (structures de la Voie Lactée (rouge), régions optiques H II (bleu), radio sources (vert) et associations OB (violet):

01-04-2021

Rémi F6CNB / N5CNB a calculé le spectrogramme des observations du 1er avril (sans poisson) sur 24 heures selon la méthode préconisée par Jean-Jacques F1EHN, c’est à dire en faisant pour chaque minute d’observation une calibration du bruit du ciel .

Le traitement des signaux reçus pour aboutir au spectrogramme sont assez complexes et Rémi F6CNB /N5CNB nous indique qu’ils sont encore en cours d’amélioration : suppression des parasites impulsionnels (despiking), compensation selon la température et la courbe de réponse fréquentielle du système (préamplificateur et filtres), puis pour chaque minute modélisation polynomiales du niveau de bruit hors bande H1, normalisation par le polynôme dans toute la bande du récepteur SDR. Enfin, affichage du spectrogramme avec échelle 1-1.35 pour les couleurs.

19-03-2021

Le spectrogramme calculé par Rémi F6CNB / N5CNB montre très bien les deux périodes aux cours desquelles Patrick F1EBK / W6NE a piloté le radiotélescope à distance depuis La-Colle-sur-Loup (Alpes Maritimes) pour diriger l’antenne vers les régions « froides » du ciel.

Les régions du ciel les moins bruyantes dans la bande 21 cm apparaissent en bleu très foncé sur le spectrogramme des 24 heures – Le signal de la Galaxie était enregistré lorsque l’antenne était au zénith (AH = 0). Spectrogramme normalisé à 1 pour le ciel froid (1 à 1,1 soit 0,4 dB).

A l’opposé des régions froides du ciel, l’émission radio sur la fréquence de la raie hyperfine de l’hydrogène HI apparaît en « couleurs chaudes » affectées d’un étalement des fréquences des maxima des spectres en raison de l’effet Doppler du au mouvement relatif des nuages d’hydrogène par rapport au radiotélescope. Sur le spectrogramme la réponse fréquentielle est compensée en fonction de la température entre 0 et 20 degrés avec une erreur résiduelle inférieure à 0,05 dB.

18-03-2021

Jusqu’à présent les cartes RA/DEC calculées d’après les observations effectuées avec le radiotélescope sont, il faut le reconnaître, sauf récemment, entachées de plusieurs types d’erreurs. D’une par des erreurs instrumentales intrinsèques. La première est due aux variations de gain du préamplificateur en fonction de la température qui peut varier entre le début et la fin des observations. La seconde est la courbe de réponse du système (préamplificateurs, filtres, récepteur SDR). D’autre part, une erreur extrinsèque due à la direction vers laquelle est pointée le radiotélescope. Cette dernière peut être corrigée en pratiquant une double visée systématiquement au début et pendant les observations afin de pouvoir différencier ce qui provient réellement de la radiosource et ce qui provient de l’atmosphère ou bien du signal HI de l’hydrogène diffus, ou encore de diverses radiosources. Jean-Jacques Maintoux F1EHN nous a aimablement aidé à identifier une région dite de « ciel froid » vers laquelle le bruit est minimum. Pour cela Jean-Jacques nous a envoyé deux images issues de son logiciel dédié à l’EME.

Les régions « froides » du ciel apparaîssent en bleu foncé sur la carte du logiciel EME de F1EHN
Coordonnées de la région du ciel RA 9/13h et DEC 30/70° comportant le moins de signaux radio astronomiques

02-01-2021

Le premier janvier le radio télescope a été immobilisé dans la direction la plus élevée possible par 60 degrés de déclinaison. Nous n’avons pas fait relâche pour autant. Le but était de viser une région du ciel froide, c’est à dire, relativement peu bruyante. C’est aussi une élévation qui minimise le bruit en provenance des activités humaines. L’examen de la carte du ciel donnée par l’application d’astronomie Skycharts indique cependant qu’entre 16h00 et 20h00 TUC la Galaxie s’est invitée dans l’axe de l’antenne dirigée vers le sud. L’image représente une région du ciel parcourue en 4 heures (60 degrés). Le réticule rouge, positionné à la déclinaison de 60 degrés, correspond à un diamètre de 1,6 degrés, largeur du lobe de l’antenne à -3dB (moitié du maximum de gain). Le cercle intérieur du réticule correspond à 0,8 degrés. La rotation terrestre est telle que le ciel défile d’est en ouest devant le radio télescope comme devant une fenêtre dont l’ouverture est de seulement 1,6 degrés !

La région du ciel défilant devant le radiotélescope en 4 heures centrées sur 20h

Toutes les minutes le signal radio reçu dans la bande 1420 MHz par le récepteur Adalm-Pluto-SDR est converti en valeurs numériques à la fréquence d’échantillonnage de 6 MHz pendant 40 secondes. Ensuite un logiciel effectue 732 opérations mathématiques appelées transformées de Fourier rapides (Fast Fourier Transform, FFT) chacune sur 8192 échantillons. Les spectres de fréquences obtenus par FFT traduisent la puissance du signal en fonction de la fréquence. S’agissant de la raie spectrale HI (H1), l’intensité du signal radio observé est proportionnelle à la densité de colonne du gaz (nombre d’atomes par unité de surface le long de la ligne de visée). Lorsque le plan galactique défile devant l’antenne la densité d’hydrogène augmente considérablement car la Galaxie est alors « vue » par la tranche (zones colorées en dehors du bleu foncé sur le spectrogramme ci-dessous). En raison de l’effet Doppler qui provoque un glissement de la fréquence reçue en fonction de la vitesse radiale de la source, l’axe des fréquences peut être converti en vitesses. Pour en savoir plus sur la constructions des images. En dehors du plan galactique l’hydrogène est moins dense dans l’axe de l’observation, donc le signal reçu est très faible. Ces régions « froides » sont vues en bleu foncé sur le spectrogramme ci-dessous (échelle verticale, temps en minutes à partir de 0 heures TUC).

Spectrogramme sur 24 heures. Le signal H1 de la Galaxie est concentré entre 14 h et 21 h

25-12-2020

Voici une nouvelle image « spectrogramme » des dernières 24 heures avec l’antenne du radiotélescope en position fixe dirigée vers les coordonnées indiquées en légende de la figure.

Spectrogrammes H1 lors de deux transits de la Galaxie dans la journée

Rémi F6CNB / N5CNB a calculé un spectrogramme à partir des enregistrements continus effectués dans la bande de l’hydrogène H1 pendant 24 heures avec le récepteur SDR Adalm-Pluto. Les discontinuités sont explicables par les changements d’orientation de l’antenne du radiotélescope au cours de la journée.

(Spectrogramme calculé et mis en image par Rémi F6CNB

Film d’animation des spectrogrammes quotidiens de la Galaxie enregistrés depuis juillet 2019.

Dictionnaire :

parsec

– unité astronomique (au)

année lumière

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