Introduzione alla Radioastronomia
Parte II
Nichi D’Amico
Dipartimento di Fisica, Universita’ degli Studi di Cagliari
INAF – Osservatorio Astronomico di Cagliari
Riassumiamo la prima parte del Seminario
La
Radioastronomia
si
occupa
dell’osservazione di corpi celesti nella banda
radio ( = 10 m  mm)
Uno dei limiti intrinseci di un radiotelescopio:
La risoluzione angolare
Interferometria e Sintesi d’Apertura
Un altro limite intrinseco di un radiotelescopio:
la difficoltà di campionare il piano focale
2. Campionamento del piano focale
Una sorgente puntiforme in asse produce al centro del
piano focale una figura di diffrazione. L’intensità del
campo elettromagnetico nel lobo delle figura di
diffrazione principale induce nel feed delle correnti
che sono poi amplificate nel ricevitore…
Una sorgente puntiforme fuori asse produce sul piano
focale una figura di diffrazione fuori centro.
Se
disponessimo di un feed posizionato fuori centro,
potremmo misurare la radiazione proveniente da
questa sorgente fuori asse.
Se potessimo disporre di tanti feed sul piano focale,
potremmo osservare tante sorgenti con una singola
osservazione, senza cioè dovere “spazzolare” la
regione di cielo con tanti puntamenti adiacenti
Feed al centro del piano focale
Feed fuori centro
f/0.4
f/1.2
Da un punto di vista puramente geometrico, una focale corta
offre un campo di vista più largo, ma…
Deformazione di coma  (D/F)2×
Deformazione di coma  (D/F)2×
Deformazione di coma  (D/F)2×
Siccome la deformazione di coma aumenta come (D/F)2 x , il
campo di vista non distorto è molto più ampio con focali lunghe
ma…
1 mt sul piano focale
3 mt sul piano focale !!
Come scegliere la focale ottimale ?
Focale corta (fuoco primario)
Vantaggi:
Svantaggi:
Feed piccoli
Poco bloccaggio
Distorsione di coma
Spillover
Focale lunga
(fuoco secondario)
Vantaggi:
Poca deformazione
Poco spillover
Svantaggi:
Feed di grandi dimensioni
Bloccaggio significativo
Sampling the focal plane:
The impact of new technology solutions
An impressive example:
The Parkes multibeam receiver
Parkes 64 mt dish
f/0.4
 = 21 cm
Highlights of the Parkes Multibeam observations:
A boom of Pulsar counting !
A survey of the Galactic plane carried out
at Parkes with the new multibeam receiver:
+5
-5
50
20
350
320
2,700 pointings (35 min per pointing)
35,100 beam positions
3.5 Terabytes
1998 - 2002
290
260
> 650
New pulsars !
A survey of the Globular Cluster System
carried out at Parkes with the same system:
+11
new pulsars
in 47Tuc
12
new pulsars
In 6 new GC
Period
Pulsar Spin down
time
Increase in P results from loss of rotational energy.
Radiating mostly magnetic dipole radiation.
.
E=
d {I 2} = I  . = 1 |m|2 4 sin2
dt
3c3
Pulsar Ages and Magnetic fields
.
Magnetic dipole energy loss
Observed P and P
.
Time
c =
1 P
.
2 P
B  (P P)1/2
A newly born pulsar
A newly born pulsar has high magnetic field and relatively short spin period
Medium age pulsars
A young pulsar evolves relatively fast and slows down.
The magnetic field of an old pulsar might eventually decay
Died pulsars
Slow pulsars with low magnetic fields are not observable as radio sources
any more
A died pulsar could be spun up and rejuvenated
by an evolving binary companion
A newly born
millisecond pulsar
The B-P diagram today (field pulsars only)
New perspectives in pulsar research
Rare, but interesting, objects
New Parkes findings
Young pulsars are interesting, they
could be the counterparts of the
unidentified gamma-ray sources
30 new young pulsars
Binary pulsars are interesting, they
help in the understanding of stellar
evolution, and are powerful probes
in General Relativity
10 new binary pulsars
Millisecond pulsars in Globular
Clusters are interesting, they are
powerful probe of the Cluster
dynamics.
11 new millisecond pulsars in
47Tucanae (+10 already known).
3 relativistic binaries
1 massive companion (11 Mo)
12 new millisecond pulsars in 6
Clusters, including 5 in NGC6752
Pulsar timing applications
• Pulsars are among the most stable
clocks known
• Precise timing of binary pulsars allows the
observation of General Relativity effects
• Precise timing provides astrometric
positions of pulsars
• Precise timing of pulsars provides
information on Globular Cluster dynamics.
• Millisecond pulsar timing could be
used as a Gravitational Wave Detector.
Millisecond
Pulsar