Observations de la Lune

L’orientation du radiotélescope a été progressivement calibrée avec précision sur différentes radiosources. Lors d’un transit le diamètre apparent de la Lune n’est en ce moment que de 30’28,6″ pour être précis. Par rapport au lobe de l’antenne (1,2 degrés à 3dB) cela représente un peu moins de la moitié. Sur l’écran de Cartes du Ciel les réticules ont été configurés avec des cercles de 0,6 et 1,2 degrés.

Diamètre apparent de la Lune vu à travers le réticule 1,2 degrés (grand cercle) de Cartes du Ciel

Lorsque l’antenne est dirigée vers la Lune la largeur du lobe de l’antenne du radiotélescope fait qu’une partie du rayonnement qui est capté provient de la région du ciel qui est autour. Il est possible que cette région soit « bruyante » ou « silencieuse ». Les images suivantes montrent un signal à la fréquence de la raie hydrogène H1 autour de la Lune (fond diffus).

Densité de flux d’une région « froide » du ciel (AD 10:00 DEC 48°52′)

Dans une autre direction du ciel plus « froide » on ne note presque pas de signal autour de la fréquence de la raie H1.

Densité de flux rayonné par la lune sur 21cm (graphe F6CNB / N5CNB)

En effectuant le rapport entre le signal reçu avant et pendant le transit de la Lune il est possible d’éliminer le fond diffus et de ne garder que le rayonnement en provenance de la surface Lunaire.

Ajustement du signal de la Lune (crédit : N5FXH)

24-03-2021

Nouveau transit lunaire effectué en dirigeant l’antenne du radiotélescope vers une région du ciel plus « froide » que précédemment. L’antenne reste dirigée vers la région du ciel marquée d’une ellipse blanche sur l’image de la Galaxie ci-dessous par activation du moteur de poursuite. Les coordonnées visées sont AD : 08h 09 min 10 sec, Dec : 23 degrés 24 min 20 sec.

Le flux recueilli par l’antenne apparaît en couleurs « chaudes » sur le spectrogramme centré par la minute 1320 après minuit. Le flux autour de 50 km/s correspond à la raie spectrale de l’hydrogène atomique diffus. Lors du passage de la Lune dans le lobe de l’antenne en raison de son mouvement propre, se produit une occultation partielle du signal H1 et le rayonnement propre de la Lune est enregistré. La courbe ci-dessous due à Rémi F6CNB donne la moyenne de la puissance du signal entre 1418 et 1419 MHz intégré toutes les 40 secondes.

Nous avons pu suivre minute par minute ces observations grâce au site Grafana de François-Xavier NFXH qui affiche en temps réel plusieurs paramètres du radiotélescope.

22-03-2021

Une expérience d’occultation de la Galaxie par la Lune a été imaginée par Bernard F6BVP. L’idée est d’orienter le radiotélescope dans une direction donnée, en l’occurrence l’étoile HD253516 lorsque la Galaxie entre dans le domaine de visibilité du radiotélescope. Une fois en position la poursuite est enclenchée et l’antenne reste dirigée vers cette étoile. Ensuite il a fallu laisser à la Lune le temps de se déplacer dans le ciel, passer dans le lobe de l’antenne et continuer son mouvement propre. Pendant tout ce temps qui a duré plusieurs heures, le flux du signal H1 de la galaxie était calculé toutes les minutes comme d’habitude c’est à dire 24h/24 par le radiotélescope. Pour cette expérience, Patrick F1EBK a prêté main forte pour adapter une application que nous avons naturellement nommée poursuite01.py dérivée de son client INDI transit.py. Nous devons l’acquisition des signaux, les calculs de flux et les figure suivantes à Rémi F6CNB.

La densité de flux H1 dans la direction de l’étoile HD253516
Diminution de la densité du flux H1 galactique pendant l’occultation par la Lune (maximale à la minute 1160)

Comment Rémi F6CNB a-t-il calculé les figures ci-dessus ? FFT = moyenne des fft 8192 points sur 40 s. (Acquisitions de 40 s à 6 MHz toutes les minutes  (logiciel en langage C )) ; ‘Despiking‘ de la FFT moyenne obtenue chaque 60s avec un filtre médian (logiciel Octave) ; Correction de chaque FFT pour la température et la réponse fréquentielle (en Octave) ; Le bruit de la lune est obtenu en faisant la moyenne des bins FFT entre 1418 MHz et 1419 MHz (voir légende de la figure) (en Octave) ; Pour la soustraction c’est le bin le plus fort en H1 – la moyenne ci-dessus (donc tout est référencé à la largeur du bin). (en Octave).

spectrogramme illustrant le parfait suivi des coordonnées de l’étoile HD253516
Suivi de la densité de flux pendant la durée de l’occultation de l’étoile HD253516 par la Lune dans la Galaxie. L’axe horizontal indique la vitesse calculée par effet Doppler pour un signal à 1420,4 MHz

17-04-2021

Spectrogramme au cours de la poursuite de la Lune entre les minutes 700 et 1200 après minuit TUC

Le spectrogramme ci-dessus illustre la densité de flux enregistré entre 1417 et 1422 MHz pendant 24 heures au cours de la journée du 17 avril 2021. Les coordonnées équatoriales d’orientation du radiotélescope sont indiquées sur le diagramme de gauche. Entre minuit TUC et 700 minutes l’antenne du radiotélescope était orientée au sud (AH = 0) et à la déclinaison à 18,4 degrés. Au cours de cette période le spectre du signal reçu montre un filet bleu clair étroit en rapport avec le signal de l’hydrogène diffus. Peu après la minute 300 le signal se renforce et traduit le passage d’une région H1 galactique dans l’axe du lobe de l’antenne. Autour de la minute 700 l’antenne est réorientée vers la Lune et le moteur de poursuite est mis en route. Deux décrochages sont visibles sur la trace de l’AH en raison de l’arrêt de la poursuite. L’antenne se dépointe donc progressivement du fait de la rotation de la Terre associée au mouvement propre (beaucoup plus lent) de la Lune. Pendant la poursuite de la Lune les spectres présentent une bande bleu ciel dont l’origine n’est pas univoque. Il peu s’agir soit d’une augmentation de la température du fond du ciel, soit du rayonnement thermique de la Lune, soit les deux. en effet, le diamètre apparent de la Lune est d’un demi degré alors que le lobe de l’antenne est de 1,2 degrés à mi puissance reçue (-3dB). L’antenne peut donc capter en même temps les deux sources de bruit. Au moment des décrochages, le fond bleu devient plus foncé ce qui signifie que le signal capté est plus faible. Que dire de la bande verticale rouge relativement étroite présente lors de la poursuite de la Lune autour de la fréquence 1420 MHz ? Curieusement, ce signal persiste, quoique un peu différent, lors des décrochages. Il est donc difficile de l’attribuer à la Lune elle-même. Il s’agit très probablement du H1 partiellement occulté par la Lune.

Le signal + bruit/ bruit est de 1.55. Signal = « H1 » + bruit lune. Bruit = bruit moyen du ciel a F4KLO. L’acquisition est @ 6MHz 12bits (dynamique utilisée ~8bits) sur 40s. Courbe = moyenne des FFT de 8192pts. Suivi de ‘despiking’, compensation température et réponse fréquentielle