Крок до нейтронних зірок 1. Вступ

Я вирішив цього літа зробити 1 амбіційний проект -- радіотелескоп. Вперше я побачив ідею домашнього радіотелескопу в книзі Войцеховського за 1977 рік. Але те що я збираюсь зробити цього разу є значно складніше. Мета проекту -- розрахувати і сконструювати антену, приймальний тракт для спостереження пульсарів. Тобто свій, домашній радіотелескоп. З іншої сторони -- це навчитись щось нового і популяризувати науку.

Головне джерело натхнення -- це сайт радіоастрономів-аматорів, ловців пульсарів. Я намагатимусь у доступній формі, українською мовою, максимально детально описати цей шлях: від ідеї до реалізації. Наразі я не знаю чи вдалим буде цей проект, але сподіваюсь, що вам буде цікаво.

Пульсар -- це нейтронна зірка, що утворюється в результаті вибуху наднової. Не всі нейтронні зорі є пульсарами, але частина з них що мають сильні магнітні поля і малий період обертання мажуть випромінювати у радіодіапазоні і їх імпульси можуть бути зареєстровані на землі. Пульсар був відкритий Джоселін Белл в 1967. За саме відкриття пульсарів, за можливості що вони відкривають у дослідженні гравітаційних хвиль уже було отримано 2 нобелівські премії. На підході Pulse timing array (PTA), тому я думаю нобелівки ще будуть.

Взагалі я не спеціаліст по пульсарах, тому гугл -- ваш друг:

Не в список, але рекомендую популярні лекції Сергія Попова по астрономії і зокрема по нейтронним зорям.

На даний момент відомо понад 2700 пульсарів, але лише частина з них може бути зареєстрована радіоастрономом-любителем і майже не можливо відкрити новий пульсар вдома, хоча ніхто не забороняє мріяти. Наскільки мені відомо, відкриття нових пульсарів не є першочерговою задачею радіоастрономів і зазвичай вони відкриваються коли тарілка радіотелескоа не рухається (планові роботи чи що) і цей телескоп просто сканує небо, аби не простоювати і не втрачати дороцінні години роботи.

Сигнал пульсару є широкополосним імпульсом шуму (від десятків МГц до десятків ГГц ), що повторюється з періодом від 23.5с до 1.4мс. Період пульсара є дуже точним, але сила сигналу є слабенькою. В радоастрономії, одиниця густини потоку є Янський (Jansky, [Jy]), що виражена в потужності на одиницю площі антени і смуги пропускання приймача.

1 Jy \equiv 10^{-26} \frac{W}{ m^2 Hz}

Для розуміння, що таке 1 Jy наведу приклад. Для найбільшого сучасного телескопу FAST (500 м у діаметрі) з найбільшою досяжною смугою пропускання в 1ГГц знадобиться 16000 років щоб живити лампочку в 1 Вт протягом 1 секунди (за 100% екфективності антени і 100% іллюмінації)

Найбільший на даний момент радіотелескоп FAST (Five hundred meter Aperture Spherical Telescope). В наступних частинах проекту я розповім про радіометричне рівняння, ми розрахуємо антену і ви зрозумієте чому розмір має значення.

Типова густина потоку пульсарів вимірюється в mJy. Лише кілька з них перевищують 1 Jy. Найпотужніший пульсар Vela має 5
Jy на 400 МГц.

Interplanetary Scintillation Array. Тут вперше було відкрито пульсар

Цікаво, що перший відкритий пульсар був не найсильніший у списку. Він має 72 місце на 400 МГц і 89 на 1400 МГц. Проте кілька факторів можуть пояснити цей парадокс. По-перше ніхто не шукав пульсари в той час (хоч вони й були теоретично передбачені) і обладнання не мало швидкого часу відгуку, а навпаки усереднювало, щоб позбавитись від земних шумів. Установка ж в Кембриджі, на якій працювала Джоселін Белл, була специфічною, бо вивчала міжпланетні сцинтиляції , що вимагало швидкого часу відгуку -- необхідна характеристика аби побачити імпульс. З іншої сторони антена була на 81.5МГц і мала значну площу (16000 m^2 диполів), а перший відкритий пульсар B1919+21 не розмазувався по періоду, бо мав малу міру дисперсії 12.44 (про це буде згодом).

Наразі це все. Наступний запис буде про радіометричне рівняння.

Крок до нейтронних зірок 1. Вступ

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.

Догори