Première image radio du radiotélescope de la Villette

Le radiotélescope de 10 m de diamètre situé dans le Parc de la Villette à Paris vient de livrer sa première image radio issue de l’analyse spectrale des signaux enregistrés pendant 24 heures du 30 au 31 juillet 2019.
Le spectrogramme ci-dessus représente minute par minute la puissance des signaux radio reçus dans la bande spectrale de l’Hydrogène entre 1419,50 et 1421,50 MHz. Chaque pixel de l’image représente l’énergie du signal intégré sur 3906 Hz pendant 60 secondes selon des couleurs en rapport avec l’intensité du signal reçu. Le temps est représenté sur l’axe vertical et les fréquences sur l’axe horizontal. Tandis que le radiotélescope est immobilisé en direction du zénith, la rotation de la Terre provoque un effet de balayage de la voûte céleste d’un angle de 0,25 degrés par minute. L’axe vertical de la figure correspond donc également à 360 degrés et chaque pixel équivaut à 0,25 degrés. L’angle d’ouverture de l’antenne de 10 m de diamètre est proche d’1 degré à 1420 MHz. Donc une succession de quatre pixels en vertical sur l’image traduit globalement le signal provenant de la même région du ciel sur quatre minutes. Lire l’article consacré à la technique utilisée pour l’analyse des signaux et la construction des spectrogrammes.

Il s’agit d’ « images brutes », non traitées, c’est à dire que les défauts du système de réception ne sont pas corrigés, et seules les couleurs sont normalisées. Nous avons identifié trois types de défauts : le premier est du à la non linéarité de la courbe de réponse en fonction de la fréquence calculée sur les spectres. Cette non linéarité peut provenir du préamplificateur situé à hauteur de l’antenne ou bien du récepteur SDR, ou bien des deux. Le deuxième défaut est une variation du gain en fonction de l’heure, ce qui nous fait penser à une faible variation du gain du préamplificateur lors des changements de température (soleil, jour-nuit). Comme les signaux radio reçus sont également très faibles, la sensibilité à la température se traduit par des images altérées. Un troisième type de défaut identifié est la présence d’une ou plusieurs lignes verticales tout au long des enregistrements. La ligne centrale est due à une particularité de l’analyse spectrale des signaux reçus qui, dans notre cas, introduit une valeur relativement élevée de la composante continue c’est à dire à la fréquence zéro des spectres, précisément celle de l’hydrogène. Les premières signaux ont été capturés avec un modeste récepteur SDR dont le coût n’est que de quelques Euros. Cependant grâce aux progrès technologiques et logiciels nos analyses ont déjà dépassés les spécifications initiales du projet initié il y a 33 ans. A l’époque la bande passante devait être de 1,6 MHz mais avec une résolution limitée par la batterie de 32 filtres (probablement analogiques) de 50 KHz de largeur. Nos premières analyses ont été faites sur 1024 points et ensuite 512 points dont la largeur de bande est respectivement de 3,9 KHz et 5 KHz par point, soit au moins dix fois plus précis en fréquence que ce qui était prévu dans les années 1986.

De nouvelles observations sur 24 heures sont affichées chaque jours.