Australia Telescope National Facility

De Parkes radiotelescoop.

In het PULSE@Parkes programma zul je de Parkes radiotelescoop gebruiken om je waarnemingen te doen. In dit deel leer je de basisbeginselen van de werking van een radiotelescoop met één schotel, zoals de Parkes-radiotelescoop.

Een radiotelescoop is gewoon een telescoop die is ontworpen om radiogolven uit de ruimte te ontvangen. In zijn eenvoudigste vorm heeft hij drie onderdelen:

1. Een of meer antennes om de binnenkomende radiogolven op te vangen. De meeste antennes zijn parabolische schotels die de radiogolven weerkaatsen naar een ontvanger, op dezelfde manier als een gebogen spiegel zichtbaar licht naar een punt kan richten.
2. Een ontvanger en versterker om het zeer zwakke radiosignaal op te voeren tot een meetbaar niveau. De versterkers zijn tegenwoordig uiterst gevoelig en worden gewoonlijk tot zeer lage temperaturen gekoeld om storingen als gevolg van de beweging van de atomen in het metaal (thermische ruis genoemd) tot een minimum te beperken.
3. Een recorder om het signaal op te nemen. De meeste radiotelescopen registreren tegenwoordig rechtstreeks op een of andere computergeheugenschijf, omdat astronomen geavanceerde software gebruiken om de gegevens te verwerken en te analyseren.

Laten we eens zien hoe deze onderdelen werken bij de radiotelescoop van Parkes.

De draagconstructies aan de onderzijde van de Parkes-antenne

De antenne

Parkes heeft een parabolische schotelantenne met een diameter van 64 m en een verzameloppervlak van 3.216 m2. De schotel is opgebouwd uit aluminium panelen die worden ondersteund door een rasterwerk van steunbalken. Voor inkomende radiogolven uit de ruimte werkt het schoteloppervlak op dezelfde manier als een gladde spiegel. De golven worden weerkaatst en gefocusseerd in een feedhorn in de basis van de focuscabine van de telescoop. De schotel heeft een massa van 300 ton en vervormt onder zijn eigen gewicht wanneer hij naar verschillende delen van de hemel is gericht. Dankzij een uitgekiend technisch ontwerp wordt met deze vervorming echter rekening gehouden, zodat de radiogolven altijd naar de focuscabine worden teruggekaatst.

Parkes focuscabine

De telescoop werkt op frequenties van 440 MHz tot 23 GHz, wat overeenkomt met radiogolven van 75 cm tot 7 mm. Om door de schotel gereflecteerd te kunnen worden, moet een radiogolf vloeiender zijn dan een fractie van de golflengte. Voor de Parkes-telescoop is het oppervlak van de schotel nauwkeurig tot op 1-2 mm van de best passende parabool, zodat radiogolven van 7 mm kunnen worden weerkaatst.

Waarom is de schotel zo groot?
De grootte van een schotel bepaalt de hoeveelheid inkomende straling die kan worden opgevangen. Hoe groter het opvanggebied, hoe zwakker de bron die kan worden gedetecteerd. Parkes is een antenne van 64 m, de op een na grootste enkele schotel op het zuidelijk halfrond.

Bij een radiotelescoop met één schotel bepaalt de grootte van de schotel ook het gezichtsveld van de telescoop. Wanneer een enkele ontvanger wordt gebruikt, heeft de Parkes-telescoop een bundelbreedte van ongeveer 15 boogminuten, de helft van de grootte van de maan aan de hemel.

Receivers

De Parkes multibeam ontvanger, hier in de werkplaats te zien zonder zijn isolerende afdekking. Hij heeft 13 feedhorns, hier te zien als de bronzen buizen.

De zwakke radiosignalen worden door de feedhorn gekanaliseerd naar een ontvanger die zich in de focuscabine bovenin de telescoop bevindt. Radio-ontvangers versterken het binnenkomende signaal ongeveer een miljoen keer. Parkes beschikt over een reeks ontvangers die zijn geoptimaliseerd voor verschillende frequentiebereiken en toepassingen. De ontvangers worden cryogeen gekoeld, meestal met helium gaskoelkasten die ze koelen tot ongeveer 10 Kelvin (-260° C) om de thermische ruis in de elektronica te minimaliseren die anders het inkomende signaal zou overstemmen.

Voor pulsar-waarnemingen in Parkes gebruiken waarnemers meestal ofwel de centrale bundel van de Parkes Multibeam-ontvanger, de HOH-ontvanger, die beide 21 cm (1420 MHz) straling detecteren, ofwel de Dual-Band-ontvanger die tegelijkertijd op 10 cm en 50 cm kan waarnemen.

Recorders

De versterkte signalen worden via een glasvezelkabel van de ontvangers in de focuscabine naar beneden in de toren getransporteerd, waar ze op computerschijven worden opgeslagen. Afhankelijk van het type waarneming wordt een deel van de gegevens ter plaatse verwerkt met behulp van computers in de toren. Voor pulsar-waarnemingen kan de snelheid waarmee de gegevens worden ontvangen zeer hoog zijn.