Australia Telescope National Facility

Parkes radioteleskop.

I PULSE@Parkes-programmet kommer du att använda Parkes radioteleskop för att göra dina observationer. I det här avsnittet kommer du att lära dig grunderna om hur ett radioteleskop med en enda skål som Parkes fungerar.

Ett radioteleskop är helt enkelt ett teleskop som är utformat för att ta emot radiovågor från rymden. I sin enklaste form har det tre komponenter:

1. En eller flera antenner för att samla in de inkommande radiovågorna. De flesta antenner är paraboliska skålar som reflekterar radiovågorna till en mottagare, på samma sätt som en böjd spegel kan fokusera synligt ljus till en punkt.
2. En mottagare och förstärkare för att förstärka den mycket svaga radiosignalen till en mätbar nivå. Numera är förstärkarna extremt känsliga och kyls normalt till mycket låga temperaturer för att minimera störningar på grund av det brus som genereras av atomernas rörelse i metallen (så kallat termiskt brus).
3. En inspelare för att registrera signalen. De flesta radioteleskop registrerar numera direkt till någon form av datorminneskiva eftersom astronomer använder sofistikerad programvara för att bearbeta och analysera data.

Låt oss se hur dessa komponenter fungerar på Parkes radioteleskop.

Stödstöttor på undersidan av Parkes antenn

Antennen

Parkes har en parabolantenn med en diameter på 64 m och en uppsamlingsyta på 3 216 m2. Parabolantennen består av aluminiumpaneler som bärs upp av ett fackverk av stödben. För inkommande radiovågor från rymden fungerar parabolens yta på samma sätt som en slät spegel. Vågorna reflekteras och fokuseras till ett matningshorn i basen av teleskopets fokuseringshytt. Parabolen har en massa på 300 ton och förvrängs under sin egen vikt när den riktas mot olika delar av himlen. Tack vare en skicklig teknisk konstruktion tas dock hänsyn till denna distorsion så att radiovågorna alltid reflekteras till fokuskabinen.

Fokuskabinen rymmer mottagarna.

Teleskopet arbetar med frekvenser från 440 MHz till 23 GHz, vilket motsvarar radiovågor på 75 cm till 7 mm. För att en radiovåg ska kunna reflekteras från parabolen måste den vara jämnare än en bråkdel av våglängden. För Parkes-teleskopet är parabolens yta exakt med en noggrannhet på 1-2 mm från den bäst passande parabeln, vilket gör att 7 mm radiovågor kan reflekteras.

Varför är parabolen så stor?
Storleken på en parabol bestämmer mängden inkommande strålning som kan samlas in. Ju större uppsamlingsyta, desto svagare källa som kan upptäckas. Parkes är en 64 m lång antenn, den näst största enskilda parabolen på södra halvklotet.

För ett radioteleskop med en enda skål bestämmer skålens storlek också teleskopets synfält. När en enda mottagare används har Parkes-teleskopet en strålbredd på cirka 15 bågminuter, vilket är hälften av månens storlek på himlen.

Mottagare

Parkes multibeam-mottagare, som här visas i verkstaden utan sitt isolerande skydd. Den har 13 matningshorn, som här ses som bronsrör.

De svaga radiosignalerna kanaliseras av matningshornen till en mottagare som är placerad i fokuskabinen som ligger högst upp på teleskopet. Radiomottagaren förstärker den inkommande signalen ungefär en miljon gånger. Parkes har en uppsättning mottagare som är optimerade för olika frekvensområden och tillämpningar. Mottagarna kyls kryogent, vanligtvis med kylskåp med heliumgas som kyler dem till cirka 10 Kelvin (-260° C) för att minimera det termiska bruset i elektroniken som annars skulle fördunkla den inkommande signalen.

För pulsarobservationer vid Parkes använder observatörerna vanligtvis antingen den centrala strålen i Parkes Multibeam-mottagaren, HOH-mottagaren, som båda detekterar 21 cm (1420 MHz)-strålning, eller Dual-Band-mottagaren som kan observera på 10 cm och 50 cm samtidigt.

Registrerare

De förstärkta signalerna transporteras med en fiberoptisk kabel från mottagarna i fokushytten ner i tornet där de lagras på datorskivor. Beroende på typen av observation utförs viss bearbetning av data på plats med hjälp av datorer i tornet. Vid pulsarobservationer kan hastigheten med vilken data tas emot vara extremt hög.