Telescópio FAST Melhora a Astronomia de Rádio com Novo Receptor UWB

O Telescópio Radiofônico Esférico de Abertura de Quinhentos Metros (FAST) é um grande rádio telescópio na China que tá funcionando há alguns anos. Recentemente, adicionaram um novo receptor de Ultra-Larga Banda (UWB) ao FAST. Esse receptor consegue captar sinais em uma faixa ampla de frequências, de 500 a 3300 MHz. Ele passou por vários testes pra garantir que funciona bem.

#Características do Receptor UWB

O receptor UWB tem quatro seções separadas dentro da sua ampla faixa de frequência. Cada seção tem um monte de canais, cerca de 1.048.576. Isso permite que o receptor colete informações detalhadas dos sinais que capta com uma resolução clara de 1 kHz. O receptor é projetado pra funcionar de forma eficaz, com ganho de antena variando entre 14,3 e 7,7 K Jy, e uma eficiência de abertura de 0,56 a 0,30. A temperatura do sistema, que influencia como o receptor pode detectar sinais, varia de 88 a 130 K. Além disso, ele tem uma largura de feixe de cerca de 7,6 a 1,6 arcminutos.

Os testes mostram que o receptor UWB é preciso, com uma precisão de apontamento melhor que 7,9 arcsegundos quando observa dentro de certos ângulos. Isso significa que ele pode focar bem em áreas específicas do céu. O receptor já apresentou bons resultados em detectar diferentes tipos de sinais em vários estudos.

#Conquistas do FAST

Desde que começou a funcionar em 25 de setembro de 2016, o FAST fez descobertas significativas em áreas como estudos de pulsar, observação de rajadas rápidas de rádio e compreensão da formação de estrelas e evolução de galáxias. O receptor UWB é um passo à frente, pois permite que os cientistas observem em frequências que antes eram mais difíceis de estudar.

Antes de introduzir o receptor UWB, o FAST trabalhava principalmente com frequências entre 1000 e 1500 MHz usando um receptor de 19 feixes. O novo receptor UWB abrange uma faixa mais ampla, o que é importante pra observar a formação de estrelas e outros eventos em nossa Via Láctea e em galáxias vizinhas.

#Trabalhando com o Receptor UWB

O receptor UWB pode examinar várias linhas-chave de hidrogênio e outros elementos do universo. Por exemplo, ele pode olhar pra linha principal de hidrogênio a 1420,406 MHz e também algumas linhas de radicais hidroxila. Essa capacidade permite que os cientistas obtenham mais informações sobre regiões de formação de estrelas e a estrutura geral de galáxias próximas.

O receptor UWB também pode detectar linhas específicas de metiladina (CH), que podem dar informações espaciais detalhadas sobre nossa Galáxia. Com sua alta sensibilidade e capacidade de resolver detalhes claramente, o receptor ajuda pesquisadores a estudar como as estrelas se formam e as características de várias linhas espectrais no céu.

#Testes Observacionais

O receptor UWB do FAST foi testado extensivamente pra confirmar seu desempenho. O relatório detalha como foram feitas as medições dos níveis de ruído, propriedades do feixe, Ganho da antena e temperatura do sistema. Pra avaliar o tamanho do feixe, os cientistas mapearam observações de uma fonte de rádio conhecida. Eles encontraram estruturas de feixe precisas e consistentes em várias frequências, o que é crucial pra garantir observações precisas.

A precisão de apontamento é um dos destaques do receptor UWB. Ele foi testado pra garantir que pode focar corretamente nos alvos. Uma série de medições confirmou que sua precisão de apontamento é comparável ao receptor anterior de 19 feixes, o que é importante pra coletar dados precisos de áreas específicas do céu.

#Ganho da Antena e Eficiência

O ganho da antena do receptor UWB foi testado usando um calibrador de fluxo estável. Esse teste é essencial pra avaliar o quão bem o receptor pode detectar e medir sinais. O ganho medido variou de 12,0 K Jy a 1400 MHz, que é menor do que o receptor anterior de 19 feixes, principalmente porque o receptor UWB não é resfriado. Notou-se que o ganho diminui em frequências mais altas, o que pode estar relacionado à eficiência do sistema em refletir sinais.

A eficiência de abertura também desempenha um papel chave no desempenho do sistema. Foi calculado que o tamanho efetivo do telescópio FAST é maior do que sua medida física, especialmente em frequências mais baixas.

#Temperatura do Sistema

A temperatura do sistema é outro fator importante que afeta o desempenho do receptor UWB. Essa temperatura é uma combinação de diferentes fontes de ruído, incluindo o ruído do próprio receptor e o brilho de fundo do céu. A temperatura do sistema medida do receptor UWB variou de 90 a 130 K, mostrando os desafios de trabalhar com um sistema não resfriado. O ruído do sistema pode obscurecer sinais fracos, exigindo tempos de observação mais longos pra coletar dados claros.

Nos planos futuros, espera-se que um receptor UWB atualizado com um sistema de resfriamento seja instalado assim que houver espaço suficiente na cabine de alimentação do telescópio. Essa atualização deve reduzir a temperatura do sistema e melhorar a capacidade geral do receptor de capturar sinais fracos.

#Observações Espectrais

O receptor UWB do FAST divide sua ampla faixa de frequência em quatro sub-bandas principais para observações detalhadas. Cada seção pode cobrir frequências específicas e tem um número vasto de canais que proporcionam observações espectrais detalhadas. Os modos observacionais disponíveis permitem várias técnicas, mas é importante notar que atualmente só há um receptor disponível pra uso.

A interferência de radiofrequência (RFI) representa um desafio significativo na astronomia de rádio. As observações mostraram que bandas de baixa frequência sofreram mais interferência, tornando mais difícil detectar sinais. Os cientistas precisam ter cautela e evitar áreas com forte RFI pra garantir que consigam coletar dados precisos.

#Observando Objetos Astronômicos

O receptor UWB do FAST já teve sucesso em observar objetos astronômicos, como a galáxia de explosão estelar Arp 220. Ao captar as linhas de emissão e absorção de OH, o receptor mostrou sua capacidade de coletar dados espectrais relevantes. Os resultados do FAST combinaram bem com observações anteriores feitas por outros telescópios, indicando um desempenho confiável.

Através dessas observações, a equipe aprende sobre a formação de estrelas e as características de várias linhas espectrais no universo. A capacidade de captar esses detalhes melhora nosso conhecimento do cosmos e contribui para pesquisas em andamento.

#Conclusão

O telescópio FAST e seu novo receptor UWB representam avanços notáveis na astronomia de rádio. Com sua capacidade de observar uma ampla gama de frequências e coletar informações detalhadas, o receptor UWB expande o potencial de descobertas científicas. Testes contínuos e futuros vão continuar a melhorar seu desempenho, permitindo que pesquisadores explorem ainda mais sobre nosso universo.

Ao aprimorar as capacidades de observação do telescópio, o FAST está abrindo caminho para descobertas significativas na astronomia. O compromisso em reduzir o ruído do sistema e melhorar a qualidade dos dados levará a observações mais sensíveis, aprofundando nossa compreensão das fronteiras finais do espaço.