Le télescope FAST améliore l'astronomie radio avec un nouveau récepteur UWB

Le Télescope Radio Sphérique à Ouverture de Cinq-cents Mètres (FAST) est un gros télescope radio en Chine qui fonctionne depuis plusieurs années. Récemment, un nouveau récepteur à Large Bande Passante (UWB) a été ajouté à FAST. Ce récepteur peut capter des signaux sur une large plage de fréquences, de 500 à 3300 MHz. Il a passé de nombreux tests pour s'assurer qu'il fonctionne bien.

#Caractéristiques du Récepteur UWB

Le récepteur UWB a quatre sections séparées dans sa large gamme de fréquences. Chaque section contient plein de chaînes, environ 1 048 576. Ça permet au récepteur de recueillir des informations détaillées sur les signaux captés avec une résolution claire de 1 kHz. Le récepteur est conçu pour fonctionner efficacement, avec un Gain d'antenne variant entre 14,3 et 7,7 K Jy, et une efficacité d'ouverture de 0,56 à 0,30. La température du système, qui affecte la capacité du récepteur à détecter les signaux, varie de 88 à 130 K. En plus, il a une largeur de faisceau d'environ 7,6 à 1,6 minutes d'arc.

Les tests montrent que le récepteur UWB est précis, avec une précision de pointage meilleure que 7,9 secondes d'arc quand il observe dans certains angles. Ça veut dire qu'il peut se concentrer de près sur des zones spécifiques dans le ciel. Le récepteur a déjà montré de bons résultats dans la détection de différents types de signaux lors de diverses études.

#Réussites de FAST

Depuis qu'il a commencé à fonctionner le 25 septembre 2016, FAST a fait des découvertes significatives dans des domaines comme les études de pulsars, l’observation des sursauts radio rapides et la compréhension de la formation des étoiles et de l'évolution des galaxies. Le récepteur UWB est un pas en avant car il permet aux scientifiques d'observer des fréquences qui étaient auparavant plus difficiles à étudier.

Avant d'introduire le récepteur UWB, FAST travaillait principalement à des fréquences entre 1000 et 1500 MHz avec un récepteur à 19 faisceaux. Le nouveau récepteur UWB couvre une gamme plus large, ce qui est important pour observer la formation des étoiles et d'autres événements dans notre Voie lactée et les galaxies voisines.

#Travailler avec le Récepteur UWB

Le récepteur UWB peut examiner plusieurs lignes clés d'hydrogène et d'autres éléments dans l'univers. Par exemple, il peut regarder la ligne principale de l'hydrogène à 1420,406 MHz et aussi quelques lignes de radicaux hydroxyles. Cette capacité permet aux scientifiques d'obtenir plus d'informations sur les régions de formation des étoiles et la structure globale des galaxies voisines.

Le récepteur UWB peut aussi détecter des lignes spécifiques de méthyladyne (CH), ce qui peut donner des informations spatio-temporelles détaillées sur notre Galaxie. Avec sa haute sensibilité et sa capacité à résoudre les détails clairement, le récepteur aide les chercheurs à étudier comment les étoiles se forment et les caractéristiques de diverses lignes spectrales dans le ciel.

#Tests d'Observation

Le récepteur UWB de FAST a été тестé en profondeur pour confirmer ses performances. Le rapport décrit comment les mesures ont été prises pour les niveaux de bruit, les propriétés du faisceau, le gain d'antenne et la température du système. Pour évaluer la taille du faisceau, les scientifiques ont cartographié les observations d'une source radio connue. Ils ont trouvé des structures de faisceau précises et cohérentes à différentes fréquences, ce qui est crucial pour garantir des observations précises.

La précision de pointage est l'un des points forts du récepteur UWB. Il a été testé pour garantir qu'il peut se concentrer correctement sur les cibles. Une série de mesures a confirmé que sa précision de pointage est comparable à celle du précédent récepteur à 19 faisceaux, ce qui est important pour récolter des données précises à partir de zones spécifiques dans le ciel.

#Gain d'Antenne et Efficacité

Le gain d'antenne du récepteur UWB a été testé en utilisant un calibrateur de flux stable. Ce test est essentiel pour évaluer à quel point le récepteur peut détecter et mesurer les signaux. Le gain mesuré variait de 12,0 K Jy à 1400 MHz, ce qui est plus bas que celui du précédent récepteur à 19 faisceaux, surtout parce que le récepteur UWB n'est pas refroidi. Il a été noté que le gain diminue à des fréquences plus élevées, ce qui pourrait être lié à la façon dont le système réfléchit les signaux efficacement.

L'efficacité d'ouverture joue aussi un rôle clé dans la performance du système. Elle a été calculée pour montrer que la taille effective du télescope FAST est plus grande que sa mesure physique, notamment à des fréquences plus basses.

#Température du Système

La température du système est un autre facteur important qui affecte le fonctionnement du récepteur UWB. Cette température est une combinaison de différentes sources de bruit, y compris le bruit propre du récepteur et la luminosité de fond provenant du ciel. La température du système mesurée pour le récepteur UWB variait de 90 à 130 K, ce qui montre les défis de travailler avec un système non refroidi. Le bruit du système peut masquer les signaux faibles, nécessitant des temps d'observation plus longs pour recueillir des données claires.

Dans les plans futurs, un récepteur UWB amélioré avec un système de refroidissement devrait être installé dès qu'il y aura suffisamment d'espace dans la cabine d'alimentation du télescope. Cette mise à niveau devrait réduire la température du système et améliorer la capacité globale du récepteur à capturer les signaux faibles.

#Observations Spectrales

Le récepteur UWB de FAST divise sa large gamme de fréquences en quatre sous-bandes principales pour des observations détaillées. Chaque section peut couvrir des fréquences spécifiques et a un grand nombre de canaux pour des observations spectrales détaillées. Les modes d'observation disponibles permettent diverses techniques, mais il est important de noter qu'il n'y a actuellement qu'un seul récepteur disponible.

Les interférences de fréquence radio (RFI) posent un défi majeur en radioastronomie. Les observations ont montré que les bandes de basses fréquences subissaient plus d'interférences, rendant plus difficile la détection des signaux. Les scientifiques doivent être prudents et éviter les zones avec de fortes interférences RFI pour garantir la collecte de données précises.

#Observation des Objets Astronomiques

Le récepteur UWB de FAST a déjà réussi à observer des objets astronomiques, comme la galaxie starburst Arp 220. En capturant les lignes d'émission et d'absorption OH, le récepteur a démontré sa capacité à rassembler des données spectrales pertinentes. Les résultats de FAST s'alignent bien avec les observations précédentes faites par d'autres télescopes, indiquant une performance fiable.

À travers ces observations, l'équipe apprend sur la formation des étoiles et les caractéristiques de diverses lignes spectrales dans l'univers. La capacité à capturer ces détails améliore notre compréhension du cosmos et contribue à la recherche en cours.

#Conclusion

Le télescope radio FAST et son nouveau récepteur UWB représentent des avancées notables en radioastronomie. Avec sa capacité à observer une large gamme de fréquences et à rassembler des informations détaillées, le récepteur UWB élargit le potentiel de découverte scientifique. Les tests en cours et futurs continueront à améliorer ses performances, permettant aux chercheurs d'explorer encore plus notre univers.

En améliorant les capacités d'observation du télescope, FAST ouvre la voie à des découvertes significatives en astronomie. L'engagement à réduire le bruit du système et à améliorer la qualité des données mènera à des observations plus sensibles, approfondissant notre compréhension des frontières finales de l'espace.