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Taurus A (M1) "scoperta" dal radiotelescopio SPIDER

Taurus A è la radio sorgente nella costellazione del Toro che corrisponde alla Nebulosa del Granchio (M1), il resto di supernova esplosa il 4 luglio 1054 e annotata da astronomi cinesi ed arabi del tempo. Da allora la nube di gas si è espansa ed oggi è grande oltre 6 anni luce. In questo articolo vediamo come il radiotelescopio SPIDER l'ha "scoperta" catturandone le onde radio emesse e convertendole in una radio mappa, una vera e propria fotografia in onde radio di questa nebulosa. Infatti si ritiene che Taurus A emetta onde radio per radiazione di sincrotrone causata da elettroni in veloci moti a spirale attorno alle linee di campo magnetico generati dalla pulsar al suo interno. Grazie alla grande antenna e al ricevitore H142-One a 1420 MHz il radiotelescopio SPIDER è riuscito a registrarne facilmente il debole segnale e, grazie alla precisa montatura e al sistema di puntamento, ha generato una radio mappa con la stessa tecnica usata dai radio telescopi professionali.

Studiare il cielo alla frequenza di 1420 MHz ha diversi vantaggi tra cui la possibilità di catturare onde radio anche di giorno e attraverso le nuvole. Ma a questa frequenza l'emissione elettromagnetica di molte radiosorgenti è piuttosto debole (infatti i radiotelescopi professionali utilizzano antenne di grandissimo diametro e sono molto costosi). Alla frequenza di 1420 MHz le radio sorgenti più forti sono:

  1. Sole: flusso di circa 40000 Jansky
  2. Cassiopea A: flusso di circa 2400 Jansky
  3. Centaurus A: flusso di circa 1700 Jansky
  4. Cygnus A: flusso di circa 1600 Jansky
  5. Sagittarius A: flusso di circa 1600 Jansky
  6. Vela X: flusso di circa 1600 Jansky
  7. Taurus A (M1): flusso di circa 875 Jansky
  8. Orion A (M42): flusso di circa 520 Jansky
  9. NGC2237: flusso di circa 260 Jansky

 

Taurus A (M1) Taurus A (M1) "scoperta" dal radiotelescopio SPIDER: il radiotelescopio SPIDER 300A usato per questo articolo, sullo sfondo il Centro Visite Marcello Ceccarelli di Medicina (Bologna).

 

Con lo SPIDER, il Sole è così forte che possiamo usarlo come sorgente radio di riferimento per allineare la montatura sul cielo. Tutte le altre sorgenti radio sono più deboli ma l'elevata sensibilità del radiotelescopio SPIDER consente comunque di registrarle. Per verificarlo, abbiamo utilizzato il radiotelescopio SPIDER 300A installato al centro visitatori Marcello Ceccarelli a Medicina (Bologna, Italia - vicino ai radiotelescopi professionali dell'INAF) per registrare una mappa radio di Taurus A e usando il software di controllo RadioUniversePRO che viene fornito con il radiotelescopio SPIDER.

Un radiotelescopio è diverso da un telescopio ottico per molti aspetti: uno di questi è che raccoglie le onde radio da una singola area nel cielo. Solo per fare un esempio, è come avere un telescopio con camera CCD dotata di un unico grande pixel. Per creare mappe radio, la tecnica consiste nel muovere l'antenna con piccoli movimenti e, per ogni posizione del cielo, registrare onde radio provenienti dallo spazio inseguendo il movimento apparente del cielo. Quindi l'antenna SPIDER viene spostata in una nuova posizione e registra il valore di pixel successivo. Per ogni pixel, il software RadioUniversePRO calcola la quantità totale di onde radio catturate e visualizza questo valore con un colore basato su una scala di colori scelta dall'utente.

 

Taurus A (M1) Taurus A (M1) "scoperta" dal radiotelescopio SPIDER: la creazione di una radio mappa con il software RadioUniversePRO

 

Il software RadioUniversePRO consente di puntare il radiotelescopio verso la corretta posizione in cielo della radiosorgente da studiare, visualizzare in tempo reale lo spettro della banda in frequenza evidenziando così eventuali segnali artificiali (che possono quindi essere filtrati) e definire le caratteristiche della radiomappa che vogliamo registrare come:

  • Dimensioni in gradi (AR e DEC)
  • Separazione tra ogni pixel
  • Tempo di integrazione per ogni pixel
  • Tipo di scala colori per la visualizzazione
  • Stretching dell'istogramma
  • Eventuale visualizzazione con curve di livello

 

Taurus A (M1) Taurus A (M1) "scoperta" dal radiotelescopio SPIDER: il software RadioUniversePRO durante la cattura della radiomappa di Taurus A

 

Abbiamo quindi lanciato una cattura durata circa 3 ore, impostando in RadioUniversePRO i seguenti parametri:

  • Dimensioni della mappa: 15 x 15 gradi
  • Separazione tra ogni pixel: 0,4 gradi
  • Tempo di integrazione per ogni pixel: 5 secondi

Il risultato è la mappa che riportiamo nell'immagine sotto. Potete facilmente notare l'incremento del segnale al centro dell'immagine, corrispondente alla posizione di Taurus A. L'incremento del segnale visibile in alto a destra nell'immagine è la Via Lattea, infatti Taurus A non giace perfettamente sul piano della nostra galassia ma è distante qualche grado (come confermato dalla radio mappa). L'immagine sotto mostra la stessa radiomappa ma visualizzata con le curve di livello.

 

Taurus A (M1) Taurus A (M1) "scoperta" dal radiotelescopio SPIDER: radiomappa di Taurus A registrata con il radiotelescopio SPIDER

 

Taurus A (M1) Taurus A (M1) "scoperta" dal radiotelescopio SPIDER: visualizzazione con curve di livello della radiomappa di Taurus A

 

Abbiamo così dimostrato che, grazie all'elevata sensibilità e precisione di puntamento del radiotelescopio SPIDER, è possibile realizzare radiomappe anche di deboli radiosorgenti utilizzando le stesse tecniche impiegate dai radiotelescopi professionali!