Australia Telescope National Facility

Le radiotélescope de Parkes.

Dans le cadre du dispositif PULSE@Parkes, vous utiliserez le radiotélescope de Parkes pour réaliser vos observations. Dans cette section, vous apprendrez les bases du fonctionnement d’un radiotélescope à cuvette unique tel que celui de Parkes.

Un radiotélescope est simplement un télescope conçu pour recevoir les ondes radio de l’espace. Dans sa forme la plus simple, il comporte trois composants :

1. Une ou plusieurs antennes pour recueillir les ondes radio entrantes. La plupart des antennes sont des paraboles qui réfléchissent les ondes radio vers un récepteur, de la même manière qu’un miroir incurvé peut focaliser la lumière visible vers un point.
2. Un récepteur et un amplificateur pour amplifier le très faible signal radio à un niveau mesurable. De nos jours, les amplificateurs sont extrêmement sensibles et sont normalement refroidis à très basse température pour minimiser les interférences dues au bruit généré par le mouvement des atomes dans le métal (appelé bruit thermique).
3. Un enregistreur pour conserver un enregistrement du signal. De nos jours, la plupart des radiotélescopes enregistrent directement sur une forme de disque mémoire d’ordinateur car les astronomes utilisent des logiciels sophistiqués pour traiter et analyser les données.

Voyons comment ces composants fonctionnent sur le radiotélescope de Parkes.

Les entretoises de support sur la face inférieure de l’antenne de Parkes

L’antenne

Parkes possède une antenne parabolique de 64 m de diamètre avec une surface collectrice de 3 216 m2. La parabole est constituée de panneaux d’aluminium soutenus par un treillis de jambes de force. Pour les ondes radio en provenance de l’espace, la surface de la parabole agit comme un miroir lisse. Les ondes sont réfléchies et focalisées dans un cornet d’alimentation situé à la base de la cabine de focalisation du télescope. La parabole a une masse de 300 tonnes et se déforme sous son propre poids lorsqu’elle pointe vers différentes parties du ciel. Grâce à une conception technique intelligente, cependant, cette distorsion est prise en compte de sorte que les ondes radio sont toujours réfléchies vers la cabine de focalisation.

La cabine de focalisation abrite les récepteurs.

Le télescope fonctionne à des fréquences allant de 440 MHz à 23 GHz, ce qui correspond à des ondes radio de 75 cm à 7 mm. Pour qu’une onde radio soit réfléchie par la parabole, elle doit être plus lisse qu’une fraction de la longueur d’onde. Pour le télescope de Parkes, la surface de la parabole est précise à 1-2 mm près de la parabole la mieux ajustée, ce qui permet de réfléchir des ondes radio de 7 mm.

Pourquoi la parabole est-elle si grande ?
La taille d’une parabole détermine la quantité de rayonnement entrant qui peut être collectée. Plus la zone de collecte est grande, plus la source qui peut être détectée est faible. Parkes est une antenne de 64 m, la deuxième plus grande parabole de l’hémisphère sud.

Pour un radiotélescope à antenne unique, la taille de la parabole détermine également le champ de vision du télescope. Lorsqu’un seul récepteur est utilisé, le télescope de Parkes a une largeur de faisceau d’environ 15 minutes d’arc, soit la moitié de la taille de la Lune dans le ciel.

Récepteurs

Le récepteur multifaisceaux de Parkes, montré ici dans l’atelier sans sa couverture isolante. Il possède 13 cornes d’alimentation, vues ici sous forme de tubes en bronze.

Les faibles signaux radio sont canalisés par la corne d’alimentation dans un récepteur situé dans la cabine de focalisation située au sommet du télescope. Les récepteurs radio amplifient le signal entrant environ un million de fois. Le Parkes dispose d’une série de récepteurs optimisés pour différentes gammes de fréquences et applications. Les récepteurs sont refroidis par cryogénie, généralement à l’aide de réfrigérateurs à hélium gazeux qui les refroidissent à environ 10 kelvins (-260° C) afin de minimiser le bruit thermique dans l’électronique qui, autrement, noierait le signal entrant.

Pour l’observation des pulsars à Parkes, les observateurs utilisent généralement soit le faisceau central du récepteur multifaisceaux de Parkes, soit le récepteur HOH, qui détectent tous deux un rayonnement de 21 cm (1420 MHz), soit le récepteur Dual-Band qui peut observer à 10 cm et 50 cm simultanément.

Enregistrements

Les signaux amplifiés sont transportés par fibre optique des récepteurs dans la cabine de focalisation jusqu’à la tour où ils sont stockés sur des disques informatiques. Selon le type d’observation, un certain traitement des données est effectué sur place à l’aide des ordinateurs de la tour. Pour les observations de pulsars, le taux de réception des données peut être extrêmement élevé.