Visualizzazione post con etichetta radioastronomia. Mostra tutti i post
Visualizzazione post con etichetta radioastronomia. Mostra tutti i post

28 gennaio 2022

Un radiofaro galattico

Il misterioso oggetto che i radioastronomi dell'osservatorio australiano Murchison Wide Array hanno annunciato in questi giorni su Nature pone parecchi interrogativi ai ricercatori. Si tratta di una sorgente radio pulsante a lentissima periodicità, localizzata nella Via Lattea a "soli" 4 mila anni luce da noi. Le stelle di neutroni note come pulsar vengono studiate da ormai più di mezzo secolo, e tra l'altro hanno fruttato due premi Nobel: uno, nel 1974, allo scopritore Antony Hewish, l'altro, nel 1993, a Joe Taylor, astrofisico e radioamatore conosciutissimo per aver inventato diversi modi digitali per collegamenti a bassissima potenza. Il problema è che in genere le pulsar sono radiofari che ruotano con periodicità molto corta, anche pochi millisecondi. L'oggetto avvistato - o per meglio dire ricevuto - dall'MWA pulsa a 18 minuti e rotti, tre volte all'ora, con una "luce" molto intensa e continua, che dura più di mezzo minuto prima di spegnersi. 
Uno degli aspetti più curiosi dal punto di vista dell'ascoltone è che l'MWA è un sito che lavora nel campo della radioastronomia a bassa frequenza, ossia nell'intervallo fra i 50 e i 350 MHz. Le stesse frequenze utilizzat dai radioamatori e da decine di servizi civili e militari come le comunicazioni con navi o aerei, la sorveglianza, la telemetria. L'inattesa stella periodica, insomma, sarebbe in teoria alla portata di sistemi di ricezione abbastanza banali, come un radiofaro VHF.  Non fosse per il fatto che il suo segnale ha avuto bisogno di una vagonata di potenza di calcolo per essere rivelato. Il Murchison, partito da un sistema di 128 isole ("tiles") sparse in un raggio di 300 metri dal punto centrale, ciascuna costituita da una griglia di 16 dipoli incrociati, oggi comprende un totale di 130 mila antenne suddivise in 500 postazioni. L'osservatorio ha una visuale istantanea su oltre 30 MHz di spettro, con un passo di sintonia di 20 kHz; e può generare 157 tera di dati al secondo, pari a circa 5 zettabyte ogni anno.
Il merito della scoperta del transiente radio è dello studente della Curtin University Tyrone O'Donherty, membro di un team coordinato dalla professoressa Natasha Hurley-Walker. Una pagina dell'International Centre for Radio Astronomy Research della Curtin e della University of Western Australia, ne parla diffusamente, pubblicando diverse animazioni e una bella intervista alla Hurley-Walker. Chi è ferrato in materia può addirittura accedere ai data set del Murchison Widefield Array All-Sky Virtual Observatory, un progetto di disseminazione pubblica delle informazioni archiviate dall'osservatorio.
Le ipotesi sulla natura di questo anomalo fenomeno sono piuttosto solide: potrebbe trattarsi di una magnetar, stelle che generano fortissimi campi magnetico, ritenute tra l'altro possibili precursori dei Fast Radio Burst, eventi radio estremamente brevi. Lo studio di analoghi transienti ha permesso ai ricercatori di formulare una teoria sul funzionamento di queste ultra-long period magnetar. Al tempo stesso, proprio perché nessuno ha finora osservato questa periodicità da autobus urbano, come scrive l'INAF, gli scopritori non escludono la presenza di una dinamica del tutto nuova.



13 settembre 2013

L'ultimo radiosguardo su Voyager I, entrato ufficialmente nello spazio interstellare


Sorprendendo gli stessi scienziati che lo credevano ancora in fase di transizione attraverso i confini tra eliosfera e spazio interstellare, Voyager I sembra aver fatto capire in modo che non lascia adito a dubbi di essersi ufficialmente e per sempre allontanato da quella sorta di bolla provocata dalla forte (relativamente) pressione delle particelle solari. Superato il limite dei 19 miliardi di chilometri di distanza la sonda lanciata dall'uomo nel 1977, 36 anni fa, si trova ormai nello spazio interstellare, l'immenso vuoto pervaso da un plasma di gas ionizzato, una infinita ionosfera. Nella bolla dell'eliosfera la densità di questo plasma scende notevolmente.

Il riscontro è arrivato proprio grazie all'attività solare. A bordo della sonda c'è uno strumento, sviluppato a suo tempo dall'Università dello Iowa, che è in grado di misurare i fenomeni ondulatori nel plasma, su frequenze che come avviene nella magnetosfera terrestre possono trovarsi anche nello spettro udibile. Una straordinaria elaborazione che condensa in 16 secondi oltre 220 giorni di osservazioni, mostra due eventi audio nello spettro tra 1 e 3 kHz registrati in corrispondenza del momento in cui lo strumento PWS di Voyager "ascolta" l'onda d'urto tra la debole emissione di un brillamento solare e il plasma interstellare. Le caratteristiche spettrali di queste piccole scosse permettono di estrapolare la densità del plasma che circondava in quei momenti la sonda. Una densità in continuo aumento, segno che le particelle solari non hanno più effetto su un plasma in cui Voyager si sta immergendo sempre di più.

Della sonda ci resta un'ultima, struggente immagine, che il radiotelescopio Very Long Baseline Array ha ottenuto all'inizio dell'anno non nel visibile ma nello spettro radio centrato intorno agli 8420 MHz, la frequenza su cui opera, con poco più di 20 watt, il Voyager I. Il puntino allungato che vedete nella foto qui in alto corrisponde vagamente alla forma del veicolo spaziale. Ciò che vediamo non occupa più di uno o due millisecondi d'arco. Un secondo d'arco corrisponde alle dimensioni di una monetina vista da 4 chilometi di distana. Gli strumenti di bordo continuano a essere alimentati dai generatori termoelettrici a radioisotopi di plutonio-238 che secondo le stime dovrebbero assicurare abbastanza energia fino al 2025. Poi forse la sonda dovrà proseguire il suo viaggio invisibile e inascoltata, a 38 mila miglia all'ora di velocità. 




02 febbraio 2012

LOFAR il radiotelescopio "diffuso" che ascolta l'FM

Inizierà il suo lavoro con una mappatura completa del cielo a frequenze normalmente inaccessibili ai normali radiotelescopi, lunghezze d'onda comprese tra i 2 e 10 metri, quelle che normalmente interessano tutti noi. Si parla infatti di frequenze che partono dal limite estremo delle onde corte e arrivano fino alla banda III televisiva o del DAB, dove i radioastronomi e gli studiosi di cosmologia possono studiare - grazie all'interazione tra particelle cosmiche e molecole dei primi strati atmosferici - i primordi dell'universo, le giovani galassie, le pulsar. Sarà possibile anche scoprire nuovi pianeti extrasolari "ascoltando" le loro aurore boreali.
Partono così le attività del LOFAR Low Frequency Array, un progetto olandese (ne ho già parlato quattro anni fa, quando era stato lanciato ufficialmente) che sfrutta decine di migliaia di economiche antenne a bassa (30-80 Mhz) e alta (100-240 MHz) in location sparse in Olanda (36 stazioni), Germania, Francia, Svezia, Regno Unito e in futuro Polonia, tutte unite tra loro da una rete in fibra ottica. L'obiettivo è andare a pieno regime entro la fine dell'anno. La mappa "total sky" sarà la prima di questo tipo e verrà tracciata con l'aiuto di sofisticati algoritmi che coordinano una ricezione "parcellizzata" ricostruendo i segnali di tutte quelle antenne via software, ma anche correggendo le informazioni raccolto tenendo conto dell'effetto delle interferenze terrestri e della variabilità della ionosfera. L'equivalente di un radiotelescopio del diametro di 12 campi di calcio, con una risoluzione impensabile.

International LOFAR radio telescope kicks off all-sky survey
31/01/2012

World's most complex radio telescope begins its first low frequency survey of the sky, as it prepares to open its doors to the international astronomy community this year.
Scientists from the International LOFAR Telescope (ILT) today announced the kick-off of the project's first all-sky survey at low radio frequencies and its first open call for observing proposals from the international astronomical community. LOFAR, the Low Frequency Array, is an innovative radio telescope built in the Netherlands and across northern Europe. LOFAR will make the still largely unexplored low-frequency radio sky accessible to astronomers for the first time. It will search for the first stars and black holes in the universe, hunt for cosmic radio bursts, pulsars, and ultra-high energy cosmic particles, study the sun and planets, and explore cosmic magnetic fields.
The project will complete its hardware construction phase in 2012 and open its doors for researchers from all over the world. Early science results from the commissioning phase of LOFAR were presented at the American Astronomical Society meeting in Austin, Texas.
The first major observing project of LOFAR will be the Multi-frequency Snapshot Sky Survey (MSSS). The survey will ultimately yield the most accurate catalogue of radio sources ever produced at these very long radio wavelengths. Designed to observe light at radio wavelengths from 2 to 20 meters, LOFAR can observe multiple, large areas of the sky simultaneously. This means it can survey the radio sky faster. "With LOFAR, we can systematically explore the low-frequency radio sky like never before and see, for example, powerful black holes throughout the entire universe." says MSSS Project Leader, Dr. George Heald. This initial survey is expected to take several months to complete, although final processing of the data will likely take longer. Much deeper, follow-up surveys are also planned.
When it opens later this year to the science community, LOFAR will already offer some unique capabilities to radio astronomers. LOFAR is a fully digital radio telescope that uses fiber optic cables to connect more than 20,000 low-cost antennas via the internet into a single large telescope. These antennas are grouped together into 48 separate stations distributed over the northeastern part of the Netherlands as well as in Germany, France, the UK, and Sweden. Funding for additional stations has also recently been approved in Poland. Signals from these stations are combined using an IBM BlueGene/P supercomputer to create a telescope with a collecting area of 12 football fields and a resolution equivalent to a telescope 1,000 km in diameter. The combination of many antennas and large effective size gives LOFAR unprecedented sensitivity and resolving power at long radio wavelengths.
The first science team within the LOFAR project counting on this increased sensitivity to achieve their scientific goals is the Epoch of Reionization (EoR) project, led by Prof. Ger de Bruyn. The EoR team hopes to detect extremely feeble signals from the highly redshifted neutral hydrogen 21cm emission line produced during the earliest phase of the Universe before the first stars and galaxies formed. LOFAR's large collecting area makes it uniquely suited to detect these extremely faint signals. According to Prof. de Bruyn, "Detection of signals from highly redshifted neutral hydrogen, emitted during the childhood years of the Universe, would be a watershed moment in cosmology." If the EoR observation detection proves successful, the results will reveal detailed information on the first stars and galaxies born in the universe. Several pilot observations by the EoR team have already yielded some of the deepest LOFAR images yet, and the most sensitive ever at these wavelengths. Even deeper observations are planned for the coming year to push closer to the required detection sensitivity of the EoR signal itself.
Low-frequency radio imaging is particularly challenging due to the Earth's variable ionosphere and interference from man-made radio transmitters, such as FM radio stations. "The first phase of commissioning has demonstrated that a fully digital telescope can overcome these obstacles, which have plagued low-frequency astronomy for so long.", says Heino Falcke, chair of the International LOFAR Telescope (ILT). "After ten years of hard work on this project, it is fantastic to see that it actually works."
LOFAR's unique capabilities are already proving useful for researchers studying pulsars, the highly magnetized and rapidly rotating neutron stars formed during the gravitational collapse of a massive star following a supernova. Many of these objects give off brief but intense bursts of radio emission lasting in some cases only millionths of a second. LOFARs sensitivity and highly accurate clocks make it possible to study pulsars over the lowest 4 octaves of the observable radio spectrum all at once. When combined with data from other radio telescopes operating at shorter wavelengths, LOFAR observations can isolate the origin of pulsar's radio emission to within 100km above the magnetic poles of the star. LOFAR's large field of view will also be used to perform efficient surveys to study known pulsars and detect new ones.
LOFAR will offer its unique scientific capabilities to the astronomical community starting in May with the announcement of its first open call for observing projects. A fraction of the available observing time for the coming year will be allocated to a number of Key Science Projects with the remaining time available for open-sky observing projects. "LOFAR really is the most versatile radio telescope in the world. When we open the doors in May, this amazing new facility will be available to any scientist in the world to use.", said LOFAR Project Scientist, Dr. Michael Wise.
International LOFAR Telescope Operations are coordinated by ASTRON, the Netherlands Institute for Radio Astronomy, on behalf of a consortium consisting of the Netherlands, Germany, France, the UK, and Sweden. Many of the technological solutions developed for LOFAR, in particular the calibration of phased-arrays as well as large-scale data transport and processing, will be highly relevant for future radio telescope projects such as the Square Kilometer Array (SKA). The SKA is a 1.5 billion euro, global science project to build the world's largest and most sensitive radio telescope over the next decade. LOFAR represents the first of several SKA technology pathfinder projects to come online.

01 febbraio 2012

Sdrsharp, nuovo applicativo per Funcube



Non si ferma mai la fabbrica globale di applicazioni SDR (software defined radio) che permettono di interfacciare il proprio computer con uno o più dei numerosi front end, commerciali e hobbystici che implementano avanzati algoritmi di trattamento numerico del segnale per sostituire oscillatori, mixer, stadi di rilevazione, filtri e gli altri "blocchi" di una radio tradizionale. Uno dei programmi più recenti si chiama Sdrsharp, altrimenti noto come SDR#, un nome ispirato al linguaggio che il programmatore Youssef Touil dichiara di aver utilizzato, il C#. Sdrsharp è un programma solo Windows e permette di demodulare i segnali ricevuti con frontend Softrock, Funcube Dongle e FifiSDR. Youssef è basato in F
rancia ma da quanto mi pare di capire le sue origini sono marocchine, una bella dimostrazione di multiculturalità delle community della radio definita dal software. Sorgenti e eseguibili si possono scaricare sul nuovo sito Sdrsharp.com che è andato a sostituire il repository originale su Google Code. Youssef lavora sul suo codice dall'estate scorsa.
Altre novità riguardano l'applicativo SDR, Digiradio, basato sul codice originale di Alberto Di Bene (Winrad) e proposto qualche tempo fa da Roberto Borri (I1YRB) e Alberto Perotti. La versione 1.2 è stata rilasciata ieri e viene definita molto più stabile rispetto alle prime release.
Lo stesso Alberto Di Bene, rimasto un po' in disparte dopo aver rilasciato in public domain il codice di Winrad, è tornato al lavoro su un nuovo progetto SDR per il Funcube Dongle, un dispositivo SDR per le frequenze VHF-UHF. Per adesso si conosce solo il nome temporaneo, FunSDR, e Alberto ha diffuso qualche videata:

Verosimilmente le prime versioni di FunSDR saranno disponibili a breve.
Funcube nel frattempo è sempre più popolare tra i DXer e i radioamatori che prediligono le frequenze molto elevate. Questo piccolo frontend per porta USB, dotato di un tuner digitale a larga banda (tanto che per utilizzarlo in genere è opportuno dotarlo di filtro bloccante per il segmento 88-108 MHz, a meno che non sia proprio questo segmento il target da monitorare), viene utilizzato per il monitoraggio delle radiosonde e dei nanosatelliti amatoriali, i "cubesat". Ma c'è anche chi lo raccomanda per applicazioni di radioastronomia non professionale, come dimostra questo whitepaper della British Astronomical Association intitolato "An SDR Radio Telescope"

16 dicembre 2011

HAARP accusata anche del fallimento della sonda Phobos

[pubblicato in origine il 29 novembre 2011] Sul Corriere di oggi si è mobilitato Giovanni Caprara in persona per riprendere l'ipotesi, rilanciata da un generale russo in pensione, Nikolay Rodionov, di una sorta di azione di radioguerriglia spaziale sferrata dalla ionosonda americana HAARP per stroncare sul nascere la missione russa verso il satellite marziano di Phobos, la sonda Phobos-Grunt, qui raffigurata in una infografica Novosti. Non è certo la prima volta che HAARP finisce al centro di una teoria cospirazionista, ma in questa occasione l'origine della teoria è un po' più autorevole: addirittura un militare russo un tempo incaricato del controllo dei sistemi di difesa missilistica.
Non avevo ancora affrontato l'argomento ma in realtà stavo seguendo la malinconica vicenda di Phobos-Grunt attraverso la mobile app RIA Novosti che avevo scaricato sull'iPhone. Che cosa è successo? Il 9 novembre i russi hanno lanciato da Baikonur una missione che avrebbe dovuto prelevare campioni di suolo dal satellite naturale del pianeta marte e rilasciare intorno allo stesso pianeta un satellite artificiale cinese. Fatto sta che al momento della separazione della sonda dal vettore di lancio qualcosa è andato storto e Phobos-Grunt si è ritrovata in una orbita di parcheggio terrestre con davanti a sé solo due settimane per ripetere un tentativo di partenza per il suo viaggio verso marte. Purtroppo la finestra si è chiusa senza che questo tentativo andasse in porto e anche le comunicazioni radio con la sonda si sono rivelate molto difficoltose. Tra il 22 e il 23 novembre - poche ore prima del lancio del Mars Science Lab con il suo rover marziano da parte della NASA, avvenuta il 26 - l'ESA annuncia di essere riuscita a inviare a Phobos-Grunt il comando per il dump dei dati telemetrici di bordo attraverso le sue parabole di Perth, nell'America del Sud e sulle Canarie. Ma secondo Novosti la telemetria, codificata, sulle prime non era interpretabile e quando l'operazione di decodifica è andatata a buon fine, almeno parzialmente, non è stato comunque possibile determinare le ragioni della mancata partenza.
Mentre Novosti sottolineava la positiva collaborazione tra l'ESA, l'ente spaziale russo ROSKOSMOS e il laboratorio della Lavochkin Research and Production Association, i toni del canale televisivo internazionale RT erano invece molto diversi. La decodifica della telemetria, secondo questa fonte, sarebbe stata compromessa dalle "incompatibilità tra le frequenze di comunicazione dei sistemi russi e occidentali": una cretinata colossale. Per buona misura RT (la stessa che ha mandato in onda un servizio sulla misteriosa stazione probabilmente spionistica "soviet buzzer" cita Interfax, l'agenzia che ha parlato con Rodyonov, menzionando esplicitamente una possibile interferenza tra il vettore di Phobos-Grunt e la stazione sperimentale americana in Alaska.
Per la verità nel dispaccio Interfax le dichiarazioni di Rodyonov sembrano piuttosto riferirsi al fatto che i russi dovrebbero essere preoccupati per la presenza delle installazioni americane in Alaska e Norvegia e che i sistemi missilistici russi farebbero bene a evitare l'uso di componentistica occidentale. «Dobbiamo essere consci della possibilità che qualcuno invii un segnale verso un chip nascosto, disabilitando i nostri missili, anche quelli militari,» ha fatto capire Rodyonv. Detta così la cosa appare un po' meno complottistica, ma resta pur sempre forzata. Una cosa infatti è non riuscire a decifrare una trasmissione protetta, tutt'altra cosa è estrarre da un segnale radio il bit-stream orginale delle informazioni. E' impensabile che all'ESA non sappiano come farlo, le informazioni sulla telemetria spaziale russa sono parzialmente di dominio pubblico, su questa pagina Web trovate per esempio una storia piuttosto dettagliata.
Questi scenari da space war non sembrano compatibili con il livello di cooperazione internazionale che le missioni spaziali con obiettivi civili impongono per una banale questione di tracciabilità delle sonde dalle varie stazioni di terra coinvolte nelle operazioni di radiocontrollo. La causa più probabile per l'ormai sicuro fallimento della sonda russa rimane un malfunzionamento, e non sarebbe neppure il primo considerando che secondo la NASA i russi hanno fallito tutti i 17 tentativi di raggiungere marte dal 1960 a oggi.
L'ennesimo smacco deve bruciare parecchio sapendo che i "concorrenti" americani della NASA sono riusciti a lanciare la sonda Curiosity tre giorni fa. Puntualmente, i radioamatori spaziali si sono messi all'opera e già sabato sera è arrivato il comunicato del gruppo tedesco AMSAT-DL che utilizzando il radiotelescopio di Bochum ha catturato la telemetria di Curiosity, ricevuta su una frequenza di 8401.4283127 GHz in banda X con una modulazione indotta dallo spin del velivolo pari a ± 3 Hz in un periodo di circa 1 minuto. La distanza di Curiosity in quel momento doveva essere nel range dei 112 mila chilometri. La notizia, ripresa da AMSAT-UK è addirittura finita sul sito generalista The Register. Capisco la solita voglia di sensazionalismo, ma mi pare più interessante mettere in risalto imprese (ottenute grazie a informazioni di pubblico dominio) come quella del gruppo di AMSAT-DL piuttosto che ai vaneggiamenti di un ex ufficiale.
Una efficace confutazione delle ipotesi formulate da Rodyonov è apparsa in questi giorni sul sito di Scientific American:
[...] Phobos–Grunt's orbit has been between 200 and 400 kilometers. It turns out that the beam is indeed diffuse at that height. The maximum energy that Phobos–Grunt could have felt from HAARP would have equaled a power density of 1.03 milliwatts per square centimeter, according to Selcher. That is like shining a 60-watt lightbulb on the craft from 21 meters, he says. The sun, on the other hand, blasts the top of the atmosphere with an average of 135,100 milliwatts per square centimeter.[...]

16 febbraio 2010

Traccia radio del Voyager I (16 mld di km) su Perseus

Ha fatto grande sensazione sulla lista di discussione a supporto degli utenti del ricevitore SDR Perseus, il racconto di Juan Daniel, uno spagnolo incaricato della manutenzione del disco di 40 metri del radiotelescopio di Yebes.
Juan Daniel riferisce di essere riuscito a collegarsi alla media frequenza dell'impianto per analizzare col Perseus le tracce (originariamente intorno agli 8,4 GHz) di due sonde spaziali, Venus Express e Voyager I. Lanciato nel settembre del 1977, poco dopo il suo gemello Voyager II, il Voyager I oggi si trova a una distanza di 16 miliardi di chilometri dal sole, circa tre volte e mezzo la distanza di Plutone. Una distanza che rappresenta un record assoluto ottenuto nella storia dei ricevitori HF commerciali. E con un trasmettitore di soli 18 Watt.
Dopo le straordinarie immagini dei pianeti esterni, la missione Voyager ha attraversato i confini del nostro sistema solare e si dirige verso il cosiddetto spazio interstellare, dove neanche due mesi fa ha fatto un'altra importante scoperta. Quella del campo magnetico che tiene insieme una nuvola di gas ad alta temperatura di 35 anni luce di diametro, il "fluff" interstellare, che in base alle osservazioni non avrebbe mai dovuto essere dove si trova a causa della pressione esercitata dai resti di una supernova esplosa dieci miliardi di anni fa più o meno in quel punto. Gli scienziati si chiedevano perché la presenza di quei materiali non avessero disperso il fluff interstellare e la risposta è arrivata dalle misurazioni a bordo del Voyager: un campo di pochi microgauss che magnetizza questa nuvola.
Juan Daniel ha messo a disposizione della comunità degli utenti Perseus una scheda tecnica, alcune immagini dello spettro radio intorno alle tracce di Venus Express e Voyager e la registrazione della banda audio e della banda base per ulteriori elaborazioni. Nell'immagine che vedete la frequenza originale su cui trasmette il beacon, il radiofaro del Voyager, è stata drasticamente spostata verso il basso all'uscita dell'impianto di Yebes. La riga chiara inclinata è il segnale ricevuto dalla sonda, con il suo shift Doppler.
[Le telecomunicazioni della missione Voyager interstellare sono illustrate in questa bellissima pubblicazione del 2002 del JPL. Davvero imperdibile.]

Venus Express and Voyager I experiment Technical details

Ground Station:
Antenna: Yebes 40 m dish, Nasmyth focus
Aperture efficiency @ 8.4 GHz: 60%
Beamwidth @ 8.4 GHz: 210 arc sec.
Cryogenic Preamplifier Noise Temperature: 4 K
Total Receiver Noise Temperature: 9 K (with polarizer + horn)
Total System Noise Temperature: 45 K (in the sky)
Frequency Reference: Hydrogen maser
Backend: VLBI BBC ( 8 MHz BW) + Perseus SN 01690 communications receiver

Voyager I (12:55 UTC 25 Jan 2010)
Polarization: LCP
Power: 18 W S/C
Antenna: 3.74 m
Distance (JPL ephemeris): 1.688·10 alla 10 Km (3.5 x distance to Pluto!)
Radial velocity (JPL ephemeris): -1.804 Km/sec = -6495 Km/hr
Doppler shift (calculated): -50.678 KHz
Signal to Noise (measured in 2 Hz BW): 10 dB
Frequency (measured): 8420.479431 (add 8416.99 MHz to displayed value)
Frequency rate (measured): -17 Hz/min

Venus Express (11:10 UTC 25 Jan 2010)
Polarization: RCP
Power: 65 W S/C
Antenna: 1.3 m
Distance (JPL ephemeris): 2.556·108 Km
Radial velocity (JPL ephemeris): -1.312 Km/sec = -4726 Km/hr
Doppler shift (calculated): -36.864 KHz
Signal to Noise (measured in 2 Hz BW): 40 dB
Frequency (measured): 8419.129932 (add 8415.99 MHz to displayed value)
Frequency rate (measured): 76 Hz/min

07 febbraio 2010

Concerto per radiotelescopio e percussioni

Ascoltando oggi la conversazione di Fabio Fazio con Margherita Hack sono venuto a conoscenza di un brano di musica contemporanea che dovrebbe diventare l'inno degli appassionati di radionatura, i suoni "emessi" o meglio associati a fenomeni naturali atmosferici. In questo caso i rumori sono quelli "ascoltati" attraverso i radiotelescopi e provengono da pulsar estremamente lontane. Il brano interpretato dalla professoressa Hack - in veste di voce narrante - venne composto da Gérard Grisey ed è stato interpretato in prima italiana il 15 gennaio scorso all'Auditorium di Roma.
Le Noire de l'Étoile, composto tra il 1989 e il 1990 per sei musicisti disposti intorno al pubblico, nastro magnetico e trasmissione in situ di segnali astronomici, con un testo esplicativo da leggere in sala, si ispira alla carriera di Grisey come insegnante a Berkeley. Il musicista inventore della "musica spettrale" conobbe un astrofisico che gli fece ascoltare il sospiro delle pulsar e Grisey (scomparso non molto tempo dopo, nel 1998, a soli 52 anni) ne rimase affascinato (sul sito del suo IRCAM parigino trovate diversi esempi delle sue musiche).
Di Étoile trovate una estesa documentazione su Bisbigliando, il sito patrocinato dal Centre de Documentation de la Musique Contemporaine e le Editions Musicales Européennes, mentre su quello dell'ensemble Les Percussions de Strasbourg, che interpretarono la prima mondiale nel 1991, potete ascoltare un breve estratto dell'opera (degli stessi esecutori è possibile ascoltare il brano Ionisation, di Edgard Varèse

LE NOIR DE L'ETOILE (1989-1990)
Pour six percussions disposées autour du public

Le Noir de l'Etoile est dédié à mon fils Raphaël affectueusement et aux Percussions de Strasbourg

Lorsqu'en 1985, je rencontrai à Berkeley l'astronome et cosmologiste Jo Silk, il me fit découvrir les sons des pulsars. Je fus séduit par ceux du pulsar de Véla et immédiatement, je me demandai à la manière de Picasso ramassant une vieille selle de bicyclette : " Que pourrais-je bien en faire ? ".
La réponse vint lentement : les intégrer dans une oeuvre musicale sans les manipuler, les laisser exister simplement comme des points de repère au sein d'une musique qui en serait en quelque sorte l'écrin ou la scène, enfin utiliser leurs fréquences comme tempi et développer les idées de rotation, de périodicité, de ralentissement, d'accélération et de " glitches " que l'étude des pulsars suggère aux astronomes. La percussion s'imposait parce que comme les pulsars, elle est primordiale et implacable, et comme eux cerne et mesure le temps, non sans austérité. Enfin, je décidai de réduire l'instrumentarium aux peaux et métaux à l'exclusion des claviers.
Le Noir de l'Etoile était né ou presque
Il restait à imaginer un complément lumineux de la partition, à élaborer une scénographie, à convaincre la communauté des astronomes de Nançay de transmettre un pulsar dans une salle de concert, enfin à réunir une équipe qui fût autant que moi passionnée par le projet.
Lorsque la musique parvient à conjurer le temps, elle se trouve investie d'un véritable pouvoir chamanique, celui de nous relier aux forces qui nous entourent. Dans les civilisations passées, les rites lunaires ou solaires avaient une fonction de conjuration. Grâce à eux, les saisons pouvaient revenir et le soleil se lever chaque jour. Qu1en est-il de nos pulsars ? Pourquoi les faire venir ici, aujourd'hui à l1heure où leurs passages dans le ciel boréal les rend accessibles ?
Bien sûr, nous savons ou croyons savoir qu'avec ou sans nous, 0359-54 et le pulsar de Véla continueront leurs rondes interminables et, indifférents, balayeront les espaces intersidéraux de leurs faisceaux d'ondes électro-magnétiques. Mais n'est-ce pas en les piégeant dans un radiotélescope, puis en les intégrant dans un événement culturel et sophistiqué - le concert - qu'ils nous renvoient alors plus que leurs propres chants ?
En effet, le moment du passage d'un pulsar dans le ciel nous astreint à une date précise et en rivant le concert sur cette horloge lointaine, il devient un événement in situ, plus exactement in tempore donc relié aux rythmes cosmiques. Ainsi, les pulsars détermineront non seulement les différents tempi ou pulsations du Noir de l'Etoile, mais également la date et l'heure précise de son exécution.
Musique avec pulsar obligé !


30 ottobre 2009

USA: la radioastronomia in banda televisiva

Sulla newsletter del NAB, RadioTechCheck, c'è un bellissimo articolo sulla radioastronomia nel contesto della regolamentazione delle bande VHF-UHF. Negli Stati Uniti e nel Canada, il canale 37 della televisione, intorno ai 600 MHz, è stato assegnato ai radioastronomi (con una moratoria della FCC che è stata convenzionalmente trasformata in una norma: nessun broadcaster analogico ha più utilizzato quel canale). Perché questa frequenza così bassa? La radioastronomia dell'idrogeno esplora lo spettro della banda L, intorno ai 1400 MHz, ma come ben sapete i corpi celesti non sono fermi, alla loro distanza e velocità relativa corrisponde un spostamento Doppler che trasporta le righe radio dell'idrogeno molto più in basso, proprio sui 600 MHz. In questa porzione di spettro si osservano tra l'altro oggetti molto distanti (dell'ordine dei 10 alla 22 chilometri) e anziani (9,5 miliardi di anni).
L'articolo fa riferimento, riassumendolo, a un intervento di Andrew Clegg, della National Science Foundation, in occasione del Broadcast Sympsium della iEEE (14-16 ottobre ad Alexandria, in Virginia), proprio sul tema del destino del canale 37 nell'era dello switchover televisivo al digitale.
La frequenza di 608 MHz del canale, è alla portata dei radioastronomi dilettanti. Un bellissimo sito di progetti autocostruiti, quello di MTM Scientific Inc. ha una una pagina su un tuner per radioastronomia (con tanto di indicazioni per la costruzione di apposite antenne a alto guadagno) che sembra davvero carino. Qui vi riporto un grafico con la gobba corrispondente alla ricezione, con il kit radioastronomico, di Cassiopea A, una potente fonte di energia nello spettro radio. Sullo stesso sito della MTM trovate fra l'altro anche degli ottimi kit per la costruzione di antenne loop, ad anello, ideali per le onde medie.


Broadcasting’s Neighbor – Radio Astronomy

The International Year of Astronomy 2009 (IYA2009) is an event initiated by the International Astronomical Union (IAU) and UNESCO to celebrate astronomy and its contributions to society and culture. Not coincidentally, 2009 also marks the 400th anniversary of the first use of an astronomical telescope by Galileo Galilei, the famous 17th century Italian philosopher and scientist. While it was 400 years ago that Galileo first pointed a telescope at the heavens, it wasn’t until the mid-1930’s that the science of radio astronomy was born.
Radio astronomy involves searching the heavens for objects which radiate electromagnetic radiation in the radio frequency bands as opposed to the optical frequency bands seen by telescopes such as those used by Galileo. An interesting talk on the relationship between radio astronomy and broadcasting was given at the recently-held IEEE Broadcast Symposium (Alexandria, Va., October 14-16, 2009, www.ieee.org/bts [qui il programma dettagliato del simposio]) by Dr. Andrew Clegg of the National Science Foundation entitled “The Co-existence of Broadcast and Radio Astronomy Services or What Ever Happened to TV Channel 37?” Portions of Dr. Clegg’s presentation are excerpted below.
As can be seen in the table at right, a significant number of frequencies have been allocated for radio astronomy in the VHF and UHF bands. Shown here (in gray shading) are all of the radio astronomy frequencies allocated in these bands along with the other services that share these frequencies with the radio astronomers.
Also shown (in orange shading) are the TV and FM radio frequency allocations in the VHF and UHF bands. Looking in the UHF band, the radio astronomy allocation from 608 to 614 MHz (which is shared with Land Mobile services) is 6 MHz wide and falls precisely between TV channels 36 and 38. In fact, these frequencies were originally allocated as TV channel 37 until 1963, when the FCC instituted a 10-year moratorium on use of this channel, to make these frequencies available instead to radio astronomers. Ultimately this ban became permanent, both in the U.S. and Canada, and in fact no local TV station has ever been allocated TV channel 37 in either country. In addition, TV channel 37 is allocated for radio astronomy in many other countries around the world.
The allocation of TV channel 37 for radio astronomy is a result of the need by astronomers for regularly-spaced spectrum bands in which to make observations. At the time of the initial allocation, astronomers had access to frequencies in the 1400-1600 MHz and 150-300 MHz bands but were lacking frequencies in between; the allocation of TV channel 37 at 608-614 MHz to radio astronomy resolved this problem. Observations at these frequencies are made primarily of hydrogen atoms, the most prevalent atoms in the universe.
Radio frequency emissions from hydrogen atoms fall nominally at 1420 MHz, but because of the expansion of the universe which creates a Doppler shift of spectral line emissions, astronomers observe hydrogen emissions at frequencies lower than this, as well. The farther away a hydrogen atom is, the greater the Doppler shift of its emissions and the greater the shift towards lower frequencies. It turns out that when astronomers look at hydrogen emissions around 600 MHz, they are looking at a distance of about 8x1022 km, and when the speed of light is factored in, this means that these emissions are about 9.5 billion years old.

Dr. Clegg indicated in his talk that radio astronomers appreciate the efforts of the broadcast industry in coordinating possible interference mitigation due to adjacent-channel TV stations. Some other interesting facts presented by Dr. Clegg include the following:

* The science of radio astronomy was discovered by accident back in the 1930’s when a Bell Laboratories engineer, Karl Jansky, was trying to identify sources of interference to long-distance wireless telephone circuits. Using the rotatable antenna shown at right, Jansky identified three sources of interference: local lightning storms, the aggregate of distant lightning storms, and a persistent but variable source that came and went on a slightly-less-than daily rate. When Jansky plotted the direction of this variable interference, it coincided with the plane of our Milky Way galaxy. Observations over several months in 1932-1933 confirmed the result, and radio astronomy was born.

* While Jansky’s result was of academic interest, there was no commercial reason to pursue further observation, and the “science” of radio astronomy languished – even astronomers didn’t follow up. Grote Reber, an amateur radio operator and an employee of a radio company, had read about Jansky’s discovery, and, beginning in 1937, took it upon himself to further investigate the nature of cosmic radio emissions, purely as a personal effort.

* Jansky and Reber’s observations were only the “tip of the iceberg” as they were able to detect only the very strongest astronomical radio emissions. The bulk of radio astronomy observing deals with much, much weaker emissions. In honor of Karl Jansky, the basic unit of radio astronomy signal strength is the jansky (Jy) = 10-26W/m2/Hz. A 1 Jy signal is equivalent to -176 dBm received signal strength for a 6 MHz bandwidth TV channel, using a 0 dBi receive antenna (-46 dBµV/m). Signals a million times weaker (1 µJy) are routinely observed and studied, corresponding to a -236 dBm TV signal. As a result, radio telescopes are extremely sensitive to RF interference (RFI) from adjacent channels.

* Radio telescopes measure the amount of radio power coming from a source by using very careful differential noise measurements (on-source vs. off-source). This is necessary because system noise, even when using cryogenically cooled receivers, often dominates the total noise power. The accuracy of differential noise measurements (assuming Gaussian statistics) improves with the square root of the product of the observing bandwidth and the averaging time. Therefore, most radio astronomical observing makes use of the widest bandwidth and longest possible observing time. Bandwidth is often limited only by RFI, feed horn response, or other fundamental limitations.

Additional information on the International Year of Astronomy is available on the Internet at www.astronomy2009.org.

31 dicembre 2008

I cacciatori di interferenze del radioosservatorio

Il ronzio generato da un televisore o un computer nella cuffia di un radioamatore è una "minor nuisance" se confrontata con gli stessi disturbi percepiti dalla parabola (da chissà quanti milioni di dollari) di un radiotelescopio. Associated Press dedica un articolo molto divertente al mestiere dei "cacciatori di rumore" che agisono per conto del National Radio Astronomy di Green Bank in West Virginia, andando in giro a bordo di furgoni attrezzati di ricevitori ad ampio spettro e spettrometri per l'identificazione delle fonti di disturbo in RF. A Green Bank è stata istituita una area di 13mila miglia quadrate, la National Radio Free Zone dove non vengono tollerati disturbi e rumori elettrici e ogni attività in radiofrequenza deve essere concordata con i responsabili dell'osservatorio.

Shhh! Gadget racket threatens pulsar research

By TOM BREEN - December, 31st

GREEN BANK, W.Va. (AP) — Of all the threats to scientific research Wesley Sizemore has stymied over the years, satellites and cell phone towers don't stick in his memory quite like the possessive old hound and its treasured heating pad.
Sizemore is an interference hunter, vigilantly pursuing stray electromagnetic signals that bedevil researchers at the National Radio Astronomy Observatory, which sits on 13,000 square miles tucked away in the nation's only radio-free quiet zone.
Radio observatories need interference-free zones like optical observatories need clear night skies.
Though buffered by ridgetops in a West Virginia mountain valley, 50 miles from the nearest town of any size, the Green Bank observatory is under an audio assault unlike any it's faced in the 50 years since Congress created the quiet zone. Wireless computers and other gadgets are cluttering the same frequencies occupied by signals from neutron stars.
Researchers, mostly looking at pulsar waves that have traveled through space for billions of years, pursue signals so weak they can be easily foiled by anything from power locks on cars to a broken wire inside a heating pad that kept a nearby dog warm in the winter.
"There was enough arcing inside the heating pad that it caught our attention," Sizemore said, again telling what he affectionately calls "that damn dog story."
Over several days, Sizemore — who has a specially equipped truck and gear that can pinpoint an interference source the size of a 50-cent piece — tracked it to a doghouse about 10 miles from the observatory.
He bought a new heating pad and all was resolved, although not necessarily amicably.
"It was a nasty little dog," Sizemore said. "He wasn't real happy with me snooping around his doghouse, put it that way."
Astronomer Scott Ranson, whose ongoing study of neutron stars has been destroyed more than once by bursts of interference, said collecting data in today's technology-dependent world is like trying to look at stars while a neighbor is shooting fireworks.
"We were completely swamped and our data was useless," he said of one particularly frustrating episode. "We didn't know where it came from. It was there for several hours over a course of a few days."
The observatory's origins hail from the 1950s when Congress and the West Virginia Legislature created national and state radio quiet zones to protect and promote the relatively new science of radio astronomy.
While Green Bank is one of many radio telescope observatories around the world, it's unique because it features the world's largest steerable radio telescope. Completed in 2000, the ultra-sensitive scope is taller than the Statue of Liberty and heavier than a fleet of Boeing 747s, with a reflective dish that could hold 60,000 people.
"We have to have a radio-quiet environment for the radio telescope to work," assistant site director Karen O'Neil said at a recent open house at the observatory. "If we start to lose radio frequency bands, the point of having a telescope here diminishes rapidly."
The observatory goes to great lengths to prevent interference from its own grounds, adopting "Stay Quiet to Promote Science" as its motto.
Visitors must walk, bike or ride to the giant telescope in a diesel-powered bus because diesel motors rely on compression instead of spark plugs to ignite. Guests must turn off digital cameras and use film to take pictures.
Even the signals from space received by the telescope are sent to computers via fiber-optic cable rather than wirelessly to prevent interference. Inside the observatory, walls are lined with copper, and computer equipment is housed in metallic cages that block radiation and protect the telescope.
While the observatory can weigh in on the proposed placement or upgrade of any fixed transmitter within the 13,000-square-mile National Radio Quiet Zone, it doesn't have control over electronic interference from passing planes or satellites.
The 10-mile radius of the West Virginia Radio Astronomy Zone gives researchers the authority to crack down on wireless modems and speakers and cordless phones. The scientists try to be good neighbors, and residents have generally accepted the precautions taken to reduce electromagnetic noise, but some are starting to chafe against the limitations placed on their tools of the digital age.
"We feel we're a bit discriminated against because they created the zone around us," said County Commission President James Carpenter, who lives within Green Bank's extra-restricted 10-mile radius. "Our children can't have a wireless computer when everybody else in the state can have one." Sizemore said the observatory's staff want to accommodate residents, but there may come a day when the researchers start "knocking on doors and asking people to get off their wireless devices."
"Without interference protection," he said, "we might as well close up shop and go home."



24 ottobre 2008

I radioastronomi amatoriali al Planetario di Milano


Peccato davvero, non potrò esserci. Ma il convegno dedicato alla radioastronomia amatoriale che inizia questa sera al Planetario di Milano (che posto fantastico...) promette di essere molto, molto interessante. Il V Congresso Nazionale di Radioastronomia Amatoriale si svolgerà presso il Civico Planetario di Milano in Corso Venezia 57. Con l'occasione, avverte la sezione milanese dell'ARI, è anche stata istituita una stazione radioamatoriale con call speciale. A partire da venerdì sera 24 ottobre prossimo per proseguire nelle giornate di sabato 25 e domenica 26, alcuni soci della sezione ARI di Milano parteciperanno all’evento con il nominativo speciale II2IARA. Le frequenze attivate saranno in modo SSB: 7090, 14285, 21285, 28360 kHz ed in modo CW: 7030, 10106, 14060, 18096, 21060, 24906, 28060 kHz. Se ci sarà la possibilità verranno effettuati anche collegamenti in RTTY, PSK31 e magari SSTV.

Italian Amateur Radio Astronomy Group e Sezione di Ricerca Radioastronomia UAI con Civico Planetario “U. Hoepli” e con la collaborazione del Circolo Astrofili di Milano organizzano ICARA 2008 - V° Congresso Nazionale Italiano di Radioastronomia Amatoriale che si terrà a Milano dal 24 al 26 Ottobre 2008.

I lavori si apriranno la sera del venerdì 24 ottobre con un incontro/conferenza inaugurale presso la storica sede del Planetario di Milano.
Il giorno dopo il congresso entrerà nel vivo con la sessione di didattica nella quale verranno raccolti le esperienze e i progetti inerenti le attività svolte nelle scuole o atte per l’utilizzo di procedure per l’insegnamento di moduli radioastronomici. Sempre di sabato, ma nel pomeriggio si attiverà sessione di ricerca dove verranno presentati i lavori sia amatoriali sia professionali inerenti le diverse tematiche della ricerca radioastronomica.
La giornata di sabato si concluderà con una conferenza a tema.
L'ultima giornata del congresso inizierà domenica 26 ottobre con la sessione tecnica, dedicata prevalentemente alla tecnica degli apparati radioastronomici.
Saranno illustrate inoltre tecniche osservative e di analisi dei dati sperimentali. Inoltre, sempre in mattinata, sarà prevista anche la partecipazione dell’ARI di Milano che renderà operativa una stazione radio commemorativa con nominativo speciale.
Nel pomeriggio ci sarà la sessione bioastronomia dedicata a tutto quel movimento radioastronomico che segue le orme e le tematiche del SETI.
A termine dei lavori ci sarà la premiazione del concorso di Space Art.
Si ricorda che la partecipazione al congresso è gratuita, fino ad esaurimento posti, previa registrazione con l’apposito form sul sito.
Per la registrazione clicca qui.
Per maggiori informazioni potete visitare il sito IARA www.iaragroup.org/icara2008 oppure scrivere a icara (at) iaragroup (dot) org.


13 ottobre 2008

Princeton: le stringhe cosmiche trasmettono in Banda L

Si sta stranamente affollando la porzione di spettro degli 1,4 GHz, allocata al DAB terrestre ma anche ai servizi DAB satellitari. Per fortuna non c'è rischio che l'ultima sorgente interferenziale scoperta recentemente danneggi i pochi servizi radiofonici che utilizzano tali frequenze. PhysOrg.com rivela che un fisico della prestigiosa università di Princeton, Tanmay Vachaspati, ha ipotizzato la possibilità di dare la caccia alle stringhe cosmiche attraverso il monitoraggio di emissioni radio impulsive a 1,4 GHz. In questa porzione dello spettro elettromagnetico, i misteriosi "oggetti" teorizzati dai cosmologi potrebbero emettere un flebile scintillio radio. Detta in maniera grossolana (molto grossolana ma direi di evitare di mettersi a disquisire su RP delle differenze tra bosoni e fermioni), le stringhe cosmiche (da non confondersi con le superstringhe cosmiche) sono sottili incrinature, vere e proprie smagliature del continuum che percorrono la struttura fine dell'universo fin dai primissimi istanti del Big Bang. Sarebbero insomma i resti di un universo che passa rapidamente, espandendosi, da una fase all'altra, un po' come accade con le imperfezioni nei materiali che si raffreddano troppo in fretta dopo la fusione. La teoria dice che queste smagliature sono più sottili di un protone - per cui vengono a tutti gli effetti considerate monodimensionali . E sono soprattutto lunghe, perché attraversano l'universo "da un capo all'altro". Queste strutture dinamiche contorcendosi dovrebbero generare onde gravitazionali, ma a questo punto sarebbe davvero un bel problema andarle "intercettarle". Ma essendo oggetti superconduttori, il loro spasmi dovrebbero provocare, al fluire della corrente, delle scintille. O almeno questo è quanto afferma Vachaspati, che ha studiato il rapporto relativo alle osservazioni di un altro cosmologo, Dunc Lorimer. Quest'ultimo nel 2007 avrebbe registrato uno strano burst radio, una scarica brevissima (un millisecondo), senza tuttavia riuscire a stabilire una precisa corrispondenza tra questa scarica e una fonte radio galattica. L'anomalia è stata studiata a Princeton, dove Vachaspati ha stabilito una compatibilità teorica con la distribuzione spettrale del burst (centrato appunto sugli 1,4 GHz) e una possibile stringa cosmica "caricata" con una corrente di centomila GeV (gigaelettronvolt). Tutti all'inseguimento di nuove scariche da stringa cosmica? Il vero problema, per i fisici dei primi picosecondi dell'universo è stabilire se le stringhe esistono davvero. Dalla loro eventuale presenza, afferma Tanmay Vachaspati, si potrebbe trarre conclusioni importanti sui modelli fondamentali della teoria delle particelle. Inclusa la remota possibilità che le particelle, la materia, sia intimamente legata a questo impercettibile reticolo, la maglia che tiene insieme tutto e verso cui tutto va a confluire. Nuove osservazioni ricevute fuori dal raggio di copertura dei "trasmettitori" galattici, potrebbero aiutarci a decidere, una volta per tutte, se queste benedette stringhe si siano formate o meno.
Cosmic strings might emit cosmic sparks, answer cosmological questions

By Lisa Zyga,

(PhysOrg.com) -- For astronomers, understanding what happened in the early moments of the universe could answer many questions in physics and astronomy. One possible player in the early universe is cosmic strings, which arise naturally in particle physics models. However, cosmic strings are quite strange hypothetical entities: they’re thinner than a proton, but can be as long as the universe. Cosmic strings might have formed as imperfections when the early universe was undergoing drastic phase changes.
“If cosmic strings were found to exist, it would tell us that the universe was very hot (trillion trillion degrees) in the first fraction of a nanosecond,” physicist Tanmay Vachaspati told PhysOrg.com. “It would tell us that the fundamental theory must admit string solutions. Further studies of the properties of the strings could tell us if string theory may be correct. So the discovery of cosmic strings would be truly remarkable for a wide cross-section of physicists and astronomers.”
Cosmic strings are also superconducting, and can be viewed as elastic, current-carrying wires that permeate the cosmos as closed loops and infinitely long curves. The strings oscillate under their own tension, giving off very strong electromagnetic radiation.
Possibly, a recent observation of a radio burst, or spark, could have been caused by such a superconducting cosmic string. That’s the idea being suggested by Vachaspati, from the Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey, and Case Western Reserve University in Cleveland, Ohio.
Vachaspati has developed a prediction that cosmic strings could produce potentially observable radio sparks, and recently published his study in Physical Review Letters. Previous attempts to observe cosmic strings have focused primarily on high-energy emission such as gamma rays, rather than lower-energy radio waves.
The recent radio spark was observed by Dunc Lorimer and colleagues, and reported in 2007. No host galaxy has been identified for the spark, which lasted only a millisecond, and had a high central frequency of 1.4 GHz. Vachaspati found that the radio spark’s properties, such as its duration, fluence, spectrum, and event rate, match well with a superconducting cosmic string that carries a current of about 100,000 GeV.
“Lorimer et al’s result is the first radio burst to be detected at cosmological distances,” Vachaspati said. “Their observation triggered the idea that radio bursts may be a good way to search for strings.”
Such a spark could come from a point called a “cusp” on an idealized, one-dimensional cosmic string. For a brief instant, a cusp reaches the speed of light, and this localized region emits a very strong electromagnetic radiation. Vachaspati found that an observer located at a large distance and slightly off the beam direction could see this radiation as a spark similar to the one observed by Lorimer’s group.
Whether this particular radio spark was caused by cosmic strings or something else, Vachaspati explains that the important thing is how his predictions could influence particle physics. For example, the existence or absence of cosmic strings could be used to constrain various fundamental models.
He explained that the superconducting cosmic string model may be tested in a variety of ways, such as looking for signatures of decaying particle emission, looking for unusual “fanlike” radiation patterns from kinks on the strings, and finding more radio sparks located outside of galaxies.

01 luglio 2008

La missione Cluster "ascolta" la stazione radio aurorale

All'acuto sguardo di Piero Bianucci sulla Stampa non sono sfuggite due notizie dell'ESA sulle missioni Cluster e SOHO. Partiamo dal secondo caso, simpatico ma un po' marginale per i nostri interessi. La missione SOHO, un osservatorio orbitale dedicato al geomagnetismo e all'attività solare, ha stabilito un record con ben 1.500 nuove comete registrate. Il fatto di inquadrare spesso il nostro astro lo pone in una posizione avvantaggiata rispetto agli osservatori terrestri, che tuttavia sono i veri fautori di questa caccia al pezzo di ghiaccio con la coda: sono loro che esaminando le immagini trasmesse da SOHO ogni 15 minuti si accorgono di quei puntini in movimento.
Le notizie che arrivano da Cluster sono invece molto più pertinenti ai nostri interessi propagativi, anche se a ben considerare le ultime scoperte torneranno utili a chi i segnali radio li vuole ascoltare dai pianeti lontani. La missione costitituita da quattro satelliti disposti in un particolare array pensato per conferire una cornice referenziale alle osservazioni radio, ha appurato il funzionamento della Auroral Kilometric Radiation, o radiazione aurorale nelle bande chilometriche, una particolare emissione radio originata dal nostro pianeta nel cono ionosferico sopra i poli, la regione in cui si producono le aurore. E' un emissione formata da una miriade di fonti che "sparano" in una zona dello spettro compresa tra i 50 e i 500 kHz. Cluster ha consentito di stabilire un nuovo modello per la modalità e la polarizzazione del segnale, che invece di essere banalmente a forma di cono svuotato come proposto una trentina d'anni fa, risponderebbero a una teoria più recente più simile a quanto riscontrato nelle magnetosfere di altri pianeti e cioè a un segnale orientato su un piano tangente all'area di ionizzazione da cui parte l'emissione. Questo può aiutare molto i radioastronomi impegnati nella ricerca sulle magnetosfere non terrestri e su eventuali segnali di vita intelligente. Il sito dell'ESA riporta alcuni file ottenuti convertendo in frequenze audio il variabile spettro del segnale AKR misurato con lo strumento WBD appositamente costruito dall'Università dello Iowa, un ricevitore di campi elettrici e magnetici a frequenza comprese tra 25 Hz e 577 kHz (in pratica un ricevitore spaziale di radiofari e frequenze naturali). Davvero eccezionale.


Beamed radio emission from Earth

27 Jun 2008

A recent study reveals how the most powerful emission of terrestrial origin, the Auroral Kilometric Radiation (AKR), is beamed into space. This result was obtained using data collected by the four satellites of the Cluster mission. These new data were found to be inconsistent with two leading AKR beaming theories developed 30 years ago, but support a more recent one. The result has important implications for radio studies of planetary magnetospheres, including radio searches for exo-planets.

Seen from deep space, the Earth is a powerful planetary radio source, comparable to Jupiter, with maximum output power in the 50-500 kHz range. At such frequencies, the dominant emission is Auroral Kilometric Radiation (AKR), a natural electromagnetic wave generated in the auroral zones. (An auroral zone is an annular ring around each magnetic pole where auroras are most likely to occur, see Figure 1.)
AKRs are intimately linked with auroras, or more precisely with the energetic electron beams that cause the auroras. (As a reminder: it is the precipitation of such beams and their interactions with oxygen and nitrogen atoms which illuminate the sky at an altitude of about 100 km.)
Satellite observations since the 1970's have greatly enhanced our knowledge of AKR. In particular, these observations have enabled us to pin down the physical process generating this powerful emission. But even 40 years after its discovery, a fundamental problem remains: in which direction is AKR beamed with respect to the Earth's magnetic field?

Open question: How is AKR beamed in relation to Earth's magnetic field?

The question is actually more complicated than it sounds. As revealed by high-time resolution data, AKR is in fact composed of many elementary radiation sources (follow the link on the right-hand menu to listen to the sound of AKR). So far, scientists have modelled the angular beaming characteristics of AKR in a statistical sense, mainly using data collected by a single satellite. As a result, a few beaming theories have been proposed but the only way to discriminate between them is to directly measure the angular beaming pattern of individual AKR bursts. This is what has been recently achieved thanks to data collected by the ESA/NASA Cluster mission.
The Cluster constellation consists of four satellites, each equipped with the same type of sensitive radio wave receiver - the WideBanD (WBD), built by the University of Iowa, USA, and financed by NASA. By flying in formation above AKR sources, this space fleet provides scientists with a unique opportunity to determine the angular power pattern of individual AKR bursts.
First of all, the WBD system records waves with sufficient time and frequency resolution to isolate emission from individual elementary AKR sources.
In addition, since the Cluster constellation forms a 2-dimensional array in the sky, it can simultaneously sample the burst from different viewpoints.
Finally, by measuring the differential delays between all pairs of spacecraft (6 combinations in total), the locations of individual AKR bursts can also be determined (Mutel et al., 2003). This provides a spatial filter, which isolates radiation from a single region and allows the array to sample individual burst power patterns.

Cluster data compatible with recent model; rules out older ones

In a recent study, Dr. Robert Mutel (University of Iowa) and colleagues report the analysis of more than 12 000 individual AKR bursts collected by the Cluster mission (see Figure 3). "Thanks to Cluster, we could demonstrate that individual AKR bursts do not radiate in the manner described by two models that were proposed some 30 years ago. However, these new data do back up the numerical model developed 10 years ago by Louarn and Le Quéau", says Mutel, lead author of this discovery which is reported in Geophysical Research Letters on 09 April 2008.
"AKR is similar to radio emissions that emanate from other magnetospheres at Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune but also certain solar and stellar radio bursts. The radio emission is a result of a plasma instability that frequently develops in astrophysical magnetospheres which can efficiently convert free energy present in energetic particles into radiating electromagnetic waves. Its full comprehension is therefore of crucial importance", wrote Philippe Louarn (CNRS, Toulouse, France) in a recent review on the subject.
The new result clarifies how the radiation is beamed, which is in a narrow plane tangent to the magnetic field at the source, rather than a hollow cone as previously suggested.
"This has important implications for the study of AKR from other planets, stellar magnetospheres, and even the search for exo-planets by radio telescopes", notes Melvyn Goldstein, NASA Cluster project scientist.
"This result is a major scientific breakthrough obtained by the Cluster mission", says Philippe Escoubet, Cluster project scientist at the European Space Agency.

Related publications

Mutel, R. L., Christopher, I. W., & Pickett, J. S., "Cluster multi-spacecraft determination of AKR angular beaming", Geophys. Res. Lett., 35, L07104, 2008, doi: 10.1029/2008GL033377.

Louarn, P., "Generation of auroral kilometric radiation in bounded source regions", Lect. Notes Phys, 687, 55-86, 2006, doi: 10.1007/3-540-33203-0_3

Louarn, P., & Le Quéau, D., "Generation of the auroral kilometric radiation in plasma cavities-II. The cyclotron maser instability in small size sources", Planet. Space Sci., 44, 211– 224, 1996, doi: 10.1016/0032-0633(95)00122-0

Mutel, R. L., Gurnett, D. A., Christopher, I. W., Pickett, J. S., & Schlax, M., "Locations of auroral kilometric radiation bursts inferred from multispacecraft wideband Cluster VLBI observations: 1. Description of technique and initial results", J. Geophys. Res., 108(A11), 1398, 2003, doi: 10.1029/2003JA010011.

31 marzo 2008

LOFAR, antenne rubate all'agricoltura

Fioccano un po' ovunque, persino sulla faccia nascosta della luna, i progetti per la realizzazione di radiotelescopi nelle basse frequenze. In radioastronomia per "bassa frequenza" si intende una soglia inferiore ai 250 MHz, in cui sulla terra le antenne avrebbero parecchi problemi di interferenza. Un articolo del Guardian parla di un premio europeo (che tra parentesi coinvolge altri progetti seguiti da scienziati e ricercatori italiani, l'economista Luisa Corrado e l'ingegnere Andrea Ferrari, entrambi della Cambridge University) a Robert Nichol, cosmologo della Portsmouth University, per la sua collaborazione a LOFAR. Infine c'è il progetto SKA, Square Kilometer Array, un radiotelescopio a larga banda internazionale che dovrebbe essere ospitato in Australia o in Sud Africa (si deve ancora decidere, ma sembra che l'Australia abbia qualche chance in più). Anche SKA dovrebbe essere costruito entro il 2015-2020.

Europe-wide radio net in aliens search

Project will pick up clues from space on possible extraterrestrials and data on the early universe

Observer on Sunday March 30 2008

Scientists are finalising plans to link radio wave detectors in five countries and create a device sensitive enough to pick up signals from worlds the other side of the galaxy.
By connecting banks of detectors in fields across Britain, France, Holland, Sweden and Germany, astronomers aim to create a radio telescope that will have the accuracy of a machine the size of Europe. They believe it could solve some of the universe's most important secrets - including the discovery of radio broadcasts from intelligent extraterrestrials.
'This system works by collecting radio waves over a range of frequencies,' said cosmologist Robert Nichol of Portsmouth University. 'These can then be analysed using arrays of computers which can identify patterns from the data streaming from our detectors.
'Some of these signals will reveal information about the early universe, for example. However, broadcasts by alien intelligences would also be revealed by our computers because we will, primarily, be collecting radio signals. Signals that have regular patterns will give themselves away as the possible handiwork of extraterrestrials. Such work is a bonus, however. The main work of the system is basic research,' added Nichol.
The project - known as Lofar (low frequency array) - was launched in Holland several years ago, but has attracted the attention of other European astronomers. All have agreed to build their own banks of detectors, which can then be linked to those in Holland. Britain is committed to building one set, while requests for money for another three have been put to research councils.
(continua)
L'idea dietro a LOFAR sembra veramente una pensata di un gruppo di radioamatori: disseminare su scala continentale una rete di sensori RF da unire via software. Uno dei bersagli di queste antenne è la radiazione di fondo generata nei primi istanti di vita dell'universo. I sensori vengono "semplicemente" disseminati nelle aree a sfruttamento agricolo e operano in due segmenti 30-80 MHz e 120-240 MHz. Il sito LOFAR spiega tutto molto bene, incluse le tecniche di RFI mitigation, cioè di lotta e compensazione delle interferenze RF e la ricaduta in termini di opportunità di controllo e management delle risorse agricole. La rete di sensori - e stiamo parlando di almeno diecimila antenne - verrà integrata da sistemi per la misura del microclima agricolo, con l'obiettivo di combattere le malattie dei raccolti.
Nel frattempo al MIT e altrove sognano di costruire, con sistemi robotizzati, un analogo array sulla luna, anzi sulla sua faccia perennemente nascosta alla terra e alle sue fonti di interferenza. Vi suggerisco la lettura del comunicato stampa del MIT relativo al Moonscope.

19 gennaio 2008

Alaska via luna, sui 7 MHz


C'è ancora tutto il tempo, domani mattina, per partecipare a un esperimento di ricezione dell'eco lunare di segnali a bassa frequenza. L'esperimento coinvolge la ionosonda ad altissima potenza HAARP, in Alaska, e il Long Wavelength Array dell'Università del New Mexico, un particolare tipo di radiotelescopio "sintonizzato" sulla porzione dello spettro tra i 10 e gli 88 MHz, finora molto poco esplorata.
Per verificare la sensibilità dell'LWA, oggi e domani HAARP trasmette su due slot di frequenze una portante non modulata in base a uno specifico ciclo: due secondi di trasmissione e tre di silenzio. Durante i tre secondi di silenzio le antenne dell'LWA provano a ricevere l'eco del segnale che rimbalza dalla superficie lunare. Secondo gli scienziati non è necessario essere muniti di antenne estremamente sensibili. E infatti le notizie che arrivano in questo momento da tutto il mondo dicono che radioamatori e DXer riescono perfettamente a ricevere il segnale, alcuni solo per via ionosferica, altri anche di rimbalzo dalla luna (molto dipende dalla relativa posizione a terra rispetto al nostro satellite, considerando anche la permeabilità della ionosfera). Fabrizio Magrone, per esempio, dice di aver ricevuto solo l'eco ionosferico, nessuna traccia di quello lunare. Non è così in Canada, dove è stato catturato lo spettrogramma allegato (in cui il tratto più debole del segnale lunare, shiftato di frequenza a causa del moto relativo terra-luna è ben visibile).
Leggetevi il comunicato stampa dell'LWA successivo all'effettuazione di una prima fase dell'esperimento lo scorso ottobre, dove viene sottolineata l'eccezionalità di una eco radio lunare a frequenze così basse. Ed ecco la descrizione del format utilizzato oggi (ormai è andata) e domani, 20 gennaio su 6.792,5 e 7.407,5 kHz, rispettivamente tra le 6.30 e le 7.30z e le 7.30 e le 8.30z:

On January 19, listen on 6.7925 MHz from 0500-0600z, and on 7.4075 MHz from 0600-0700z. On January 20, listen on 6.7925 MHz from 0630-0730z and on 7.4075 MHz from 0730-0830z (depending on frequency occupancy at the time of operation, it may be necessary to adjust the frequency slightly).
Based on previous experiments, investigators believe it should be possible to hear the lunar echoes with a standard communications receiver and a simple 40 meter dipole antenna. The format for the transmissions will follow a five second cycle beginning on the hour and repeating continuously.
The HAARP transmitter will transmit for the first two seconds. The next three seconds will be quiet to listen for the lunar echo. Then HAARP will transmit again for two seconds, repeating the cycle for one hour. In the second hour, this five second repetitive cycle will be repeated at a different frequency. All transmissions from HAARP will be CW (no modulation).
Depending on ionospheric conditions, it may or may not be possible to hear the HAARP transmission directly via skywave propagation.
Since HAARP will not be using any modulation, set your receiver on to CW mode to hear HAARP and the lunar echo. Investigators are interested in receiving signal reports from radio amateurs who may be able to detect -- or not detect-- the lunar echo or the transmitted skywave pulse from HAARP.

25 dicembre 2007

Le orecchie dello spazio

Ad Arecibo, Puerto Rico, i tecnici hanno completato gli interventi di restauro che hanno tenuto bloccato per sei mesi il più sensibile radiotelescopio del mondo.

Workers have finished a six-month refurbishing of the 900-ton platform that holds the telescope’s receiving and transmitting equipment. Officials at Cornell, which operates Arecibo, said that with the repainting, the 44-year-old instrument, the most sensitive radio telescope on the planet, should be good for 30 or 40 more years.
But that’s only if there is money to operate it. The National Science Foundation, which provides most of the budget, has reduced its financing by 25 percent, and is proposing cutting the remaining financing in half by 2011, or perhaps closing the telescope if alternative sources of money can’t be found.
Arecibo is used for several kinds of research, among them radar studies of solar system objects. The first observation after operations resumed this month was of an asteroid, 3200 Phaethon, as part of a project to study the effect of sunlight on the trajectories of some asteroids and comets.
L'antennone di Arecibo è vecchio di 44 anni e serve ancora per studiare via radar gli oggetti del sistema solare e persino per lo studio della nostra atmosfera (dopotutto è gestito dal National Astronomy and Ionosphere Center), ma il suo destino è in forse. La National Science Foundation ha tagliato il suo budget di un quarto e punta a una riduzione del 50% entro il 2011. Forse il fatto che la radioastronomia non sembra avere troppe applicazioni militari non aiuta.
Con la famosa struttura di Medicina l'Italia ha fatto la sua parte in questo campo e la storia di questo coinvolgimento ha un grande interesse anche per i radioamatori. Uno dei padri della ricerca applicata in radioastronomia è stato Gianfranco Sinigaglia - al quale è oggi intitolata la sezione ARI di Bologna - insieme a Marcello Ceccarelli e Alessandro Braccesi. Gli appunti di quest'ultimo su quegli anni pionieristici e su come 43 anni fa è nato il radioosservatorio di Medicina sono conservati sul sito dello Smithsonian e rappresentano una lettura avvincente per questi giorni di festa. Sinigaglia fu una delle voci autorevoli più critiche nei confronti delle affermazioni dei fratelli torinesi Judica Cordiglia. L'estratto che segue è stato ricavato dal sito della sezione ARI di Sanremo e contiene una breve cronologia di quegli anni basata sull'archivio di Radio Rivista (il call corretto del prof. Sinigaglia doveva essere I4BBE):

Sul numero di Maggio, sempre del '62, a pag. 156, I1BBE Gianfranco Sinigaglia, Ingegnere al Lab. Naz. di Radioastronomia di Bologna, critica parecchie affermazioni contenute in un famoso libro di quegli anni (che diede luogo a svariate discussioni e diatribe) che s'intitolava "Voci dallo spazio" dei fratelli Judica Cordiglia. La risposta è troppo lunga per essere pubblicata interamente e ne citeremo solo qualche passaggio ripreso da Sinigaglia: "... a pag. 57 del libro citato si legge che per velocità superiori a quella di fuga la traiettoria di un corpo, da parabolica diviene ellittica. Il sottoscritto credeva vero pressapoco il contrario..." e più avanti "... è brillantemente illustrata la ragione per cui i missili sono pluristadi: sganciando gli stadi che hanno esaurito il propellente, 'si guadagna in velocità'...". Sinigaglia conclude così: "Ed ora una lode: va rivolta agli 'ambienti più qualificati in Italia' i quali hanno prestato 'poco credito e l'assoluto disinteresse agli autori'...". Uno dei fratelli, Giambattista, verrà escluso come socio ARI, nella riunione del CD del 30 Novembre 1963 "per gravi motivi, dopo che il CD ha visionato alcuni documenti di Istituti Europei di Radioastronomia". La proposta di esclusione venne fatta nella riunione del CD del 28 Settembre 1963 da Gianfranco Sinigaglia.

09 novembre 2007

Radiofaro Saturno

Radio Saturno trasmette in onde lunghe, come un radiofaro. Negli anni Ottanta la sonda Voyager aveva individuato una fonte di emissione di impulsi di onde chilometriche (la Saturn Kilometric Radiation, SKR), su frequenze comprese tra i 50 e i 500 kHz. La regolare periodicità delle emissioni (circa dieci ore e 40 minuti) aveva spinto gli scienziati ad associare questo fenomeno alla velocità di rotazione del pianeta. Normalmente non è facile determinare questo parametro in un pianeta gassoso così massivo e gli impulsi di questo particolare orolologio radio fanno molto comodo. E' un po' come la luce di un faro che ruota nell'oscurità della notte: misuri la periodicità del faro e ottieni banalmente la velocità di rotazione.
Ma da dove vengono questi segnali? L'emissione potrebbe essere dovuta a una anomalia, una gobba del campo magnetico di Saturno: ruotando sul proprio asse il pianeta trascina con sé questa gobba e gli scienziati ipotizzano che il rigonfiamento possa interagire con una particolare zona della alta atmosfera del pianeta in cui sussistono condizioni aurorali molto intense, generando una "scintilla" fatta di onde radio.
Poi è arrivata un'altra sonda, Cassini, e la regolarità del famoso radio-orologio è stata messa in dubbio e con essa la velocità di rotazione del pianeta degli anelli, che a questo punto non è poi tanto sicura. Cassini ha misurato una variazione di parecchi minuti su un periodo di circa un mese. Circa un mese? Hmmm, ricorda qualcosa. E in effetti in un articolo appena pubblicato su Nature e ripreso in una corrispondenza del New Scientist, un gruppo di radioastronomi dell'Osservatorio parigino di Meudon annuncia che gli ultimi studi basati sulle osservazioni con i satelliti terrestri come ACE, indicano una correlazione tra vento solare e radioimpulso. Secondo il team guidato da Philippe Zarka il vento solare "modula" le emissioni radio di Saturno e determina la variazione.
Il sito dedicato alla sonda Cassini dall'Università dello Iowa riporta una simulazione della SKR. Un trucco di compressione delle frequenze permette di "ascoltare" l'emissione per farsi un'idea della sua struttura spettrale. L'impulso viene traslato in una porzione di frequenze audio, tra i 0 e i 3.000 Hz. Mentre sull'asse dei tempi la "rotazione" di dieci ore e rotti viene ridotta a un secondo. L'effetto è molto suggestivo. Se Zarka e soci hanno ragione, il vento solare potrebbe determinare lo spostamento della zona di attività aurorale che, secondo la teoria della gobba, il campo magnetico di Saturno incontra durante la sua rotazione. Sempre teoricamente, si potrebbe usare Cassini per mappare l'andamento di questa zona, correggere la periodicità dell'impulso radio e ottenere un valore più attendibile per la velocità di rotazione di Saturno.
Ma le cose non sono così chiare. Altri scienziati dicono che anche supponendo l'autenticità della correlazione tra vento solare e variazione del segnale radio, la veloctià di rotazione del pianeta deve essere misurata in altro modo (per esempio studiandone i campi gravitazionali). E poi resterebbe da approfondire la faccenda del meccanismo che genera l'impulso radio, quella della gobba potrebbe essere una teoria insufficiente o sbagliata. In ogni caso, potete leggere l'articolo del New Scientist e l'abstract dello studio originale su Nature numero 450. Sul sito di Iowa University si trovano altre notizie sulla strumentazione per le misure di onde radio e di plasma a bordo di Cassini. Personalmente trovo molto ironico il fatto che Saturno sia un colossale NDB che non sentiremo mai.