Pulsar-Beobachtung mit einem 2,3-m Spiegel

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astropeiler

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Liebe Radioastronomie-Gemeinde,
zu unserem Repertoire von Teleskopen zählt ein 2,3-m Spiegel. Es handelt sich dabei ursprünglich um ein MIT Haystack SRT, welches wir von der Sternwarte in Bamberg übernommen haben und von Grund auf modernisiert haben (https://astropeiler.de/23-meter-spiegel). Bisher haben wir es für Wasserstoff-Beobachtungen und für Interferometrie-Experimente genutzt.
Nun haben wir mal den Versuch unternommen, es auch für die Detektion des stärksten Pulsars in der nördlichen Hemisphäre, B029+54 zu nutzen. Und in der Tat ist es gelungen, siehe die beiden Presto-Plots in der Anlage. Dazu ein paar Anmerkungen: In den Plots steht als Teleskop „Stockert 25m“. Es ist aber unser 2,3-m Spiegel, wir verwenden halt nur einen Observatory Code für unser gesamtes Observatorium. Auch sieht man, dass von der gesamten Bandbreite die unser Spektrometer unterstützt, nur etwa die Hälfte genutzt wird. Das liegt daran, dass wir in der HF-Kette vom 2,3-m Spiegel ein Filter mit etwa 50 MHz Bandbreite haben.
Der Beobachtungserfolg ist erheblich durch die Szintillation bestimmt. Wir haben jeweils etliche Stunden beobachtet. Nur zu bestimmten Zeiten, eben dann wenn die Szintillation gerade günstig ist, wird das Signal in den Daten sichtbar. Die beigefügten Plots sind dann jeweils Ausschnitte aus der gesamten Beobachtungszeit zu Zeiten wenn das Signal besonders stark war.
Ich denke, das demonstriert was auch mit kleinen Spiegeln möglich ist.
Viele Grüße
Wolfgang
 

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Hallo Wolfgang,

das ist ja hoch interessant!
Wenn ich die Plots richtig interpretiere, dann habt Ihr um die 1420MHz herum gemessen (1380-1430), also vermutlich mit dem "normalen" Dosenfeed.
Das pdf zum 2,3m RT kenne ich. Kommt es da auch eines mit detaillierteren Infos zu Eurer Pulsar-Detektion mit diesem RT, würde mich sehr interessieren?

Viele Grüße und "störungsfreie Signale",
Reinhard
 
Hallo Reinhard, es wird noch weitere Beschreibungen zum 2,3-m Spiegel geben, Bitte ein wenig Geduld. Der Feed vom 2,3-m Spiegel ist der Ursprüngliche so wie wir ihn übernommen haben und wie er in der Beschreibung steht.
Gruß
Wolfgang
 
Hallo Wolfgang und Reinhard, ich möchte auch mein Interesse anmelden. Vor allem habe ich Probleme mir die richtige SW zum Aufnehmen der Signale auszusuchen. Geht das mit dem Rasperry und dem LimeSDR ?? Ich bin eh sehr geduldig und warte gerne auf eine Anleitung von dir. Jetzt ist mein 3m Spiegel mit Schnee bedeckt und der Wind ist extrem kalt. Liebe Grüße und ein ruhiges Weihnachtsfest. Fritz
 

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Hallo zusammen,

also ich bin auch geduldig, was aber auch daran liegt, dass ich sowas mit meinem Radioteleskop, welches sich ja nur in Elevation verstellen lässt, wohl vergessen kann. Auch nur 1,5m Öffnung dürften nicht grade förderlich sein, ansonsten würde mich sowas schon reizen ;-).

So ein Pulsar ist doch kein Linienstrahler, also wäre ein Radiometer, z. B. sowas wie Michael grade aufbaut, zur Detektion geeignet.
In meiner simplen Vorstellung müsste man die Feldstärke über die Zeit aufzeichnen und um die bekannte Periodendauer versetzt immer wieder aufaddieren. Dann müsste sich mit der Zeit der Peak langsam aus dem Hintergrund hervor heben. Ich nehme mal an die Presto-Software macht sowas in der Art. Bei bekannter Periodendauer stelle ich mir das machbar vor, Pulsare mit unbekannter Periodendauer zu entdecken dürfte da schon eine andere Herausforderung sein.

LG & guten Rutsch!
Reinhard
 
Hallo Reinhard,
vom Grundsatz ist es schon so wie Du es beschrieben hast. Der Teufel steckt aber im Detail und es gibt ein paar Herausforderungen. Dazu kann man hier pulsar_herausforderungen [Radioastronomie] etwas nachlesen.
Ich bin mir nicht sicher, aber ich glaube dass unser 2,3-m Spiegel das kleinste Teleskop ist, mit dem eine Beobachtung eines Pulsars im L-Band gelungen ist. Bei 1,5-m wird das Deckchen arg dünn.....
Wolfgang
 
Hallo Wolfgang,

Danke für die verlinkten Informationen, sehr interessant und auch für einen eher praktisch Veranlagten wie mich verständlich präsentiert!

Da gibt es also drei "Herausforderungen", wenn man den Spin Down mal außen vor lässt:

- Die Szintillation scheint mir dabei die nicht kalkulierbare zu sein, da ist man also auf Glück bzw. Ausdauer angewiesen. Ihr schreibt ja auch, dass ihr die Momente günstigster Szintillation genutzt habt.

- Dann ist da die Dispersion. Hm, ich hätte nicht gedacht, dass die bei schon so geringen Frequenzunterschieden derart rein haut, so wie es das Diagramm zeigt. Dagegen scheint ja aber ein Kraut gewachsen zu sein, die De-Dispersion.
Die inkohärente De-Dispersion kann ich mir anhand eines mit SDR aufgenommenen Frequenzbandes bei bekannter Dispersion sogar noch recht anschaulich vorstellen. Eine entsprechende Phasenverschiebung der verschiedenen schmalen Frequenzbänder beim zyklischen Aufaddieren zum Gesamtsignal dürfte das leisten.
Anders die kohärente De-Dispersion, da ist wohl (für meine Verhältnisse) höhere Mathematik im Spiel.

- Nun ist da noch der Doppler-Effekt. Nehmen wir mal an, dass der zu beobachtende Pulsar um Mitternacht just in der Nacht beobachtet wird, in der er genau zu Mitternacht kulminiert, dann dürfte der Dopplereffekt sowohl durch die Erdrotation als auch durch die Rotation um die Sonne minimiert sein. Das dürfte helfen ein möglichst großes Beobachtungsfenster bei minimaler Doppler-Verschiebung zu erreichen. Ob das für eine Beobachtung ohne mathematische Korrektur des Effektes ausreicht kann ich nicht abschätzen, vermutlich nicht :-/.

Ok, es ist jetzt nicht so, dass ich ernsthaft vor hätte das zu versuchen, obwohl ich noch einen 1,8m Antennen-Spiegel im Fundus habe (geht schon in die richtige Richtung ;-). Der müsste dann aber auch frei steuerbar aufgebaut werden und das sprengt auf absehbare Zeit meinen Rahmen, von der Reaktion meiner "Regierung" mal ganz abgesehen. Da hat Fritz schon ganz andere Voraussetzungen.

Jedenfalls ein hoch interessantes Thema.

Viele Grüße und klare Pulse,
Reinhard
 
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Hallo Reinhard und Wolfgang,

Danke für den Beitrag den du in der Fachgruppe veröffentlicht hast. Wie es ausschaut ist es für mich fürs erste mal besser den Pulsar bei 420 MHz zu versuchen. Mehr Signal aber auch wieder Nachteile. Ein Funkkollege aus Schärding Hannes Fasching wollte es auch wissen und hat es mit einer Yagiantenne versucht sein Bericht ist unter E M E - nachzulesen. Ich habe auch schon mal einen Test mit so einer Antenne gemacht. Es ergab sich bei mir ein Sonnenrauschen von 6 db bei 2,5 KHz Bandbreite. Leider kann ich nicht abschätzen ob das genug ist um den Pulsar bei 2MHz oder 10 MHz Bandbreite aufzunehmen. Bei 10 MHz ist es sicher schwierig wegen der Störungen auf 400 MHz. Aber ich werde es im Frühjahr probieren.
Viele Grüße und alles Gute 2022 Fritz
 

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@ Fritz:
Meine Güte, wie kann man nur so hoch infektiöse Links posten...
Danke!

@ Eberhard:
In unserem fortgeschrittenem Alter hat man halt keine Zeit mehr zu verlieren. Manche nennen es auch "sterile Bettflucht" ;-)
Aber mal im Ernst, meine Regierung und ich sind Nachteulen. Da ich auch visuell astronomisch unterwegs bin ist das sehr praktisch. Da kann es beim zu Bett gehen auch schon mal morgendämmern, wie letztens bei der Jagd nach einer Wolkenlücke für Komet Leonard.
Fürs Hobby muss man halt Opfer bringen...
 
Hallo,
zu den "Herausforderungen": Für die De-Dispersoin und für die Berechnung der aktuellen, standortbezogenen Pulsarperiode gibt es entsprechende Softwaretools (Presto, tempo und Kollegen). Voraussetzung ist, dass man die Daten spektral aufgelöst in einem Datenformat aufzeichnet, welches diese Programme verstehen. Worauf man noch achten muss ist die Taktgenauigkeit. Wenn man über mehrere Stunden aufzeichnet, dann muss der Takt so exakt sein dass die Zeitverschiebung deutlich kleiner als die Pulsbreite ist. Beim hauptsächlich in Frage kommenden Pulsar B0329+54 sind das ~ 6 ms. Man sollte also nicht mehr als 600 Mikrosekunden Zeitabweichung nach der Beobachtungszeit haben. Wir reden also von Taktgenauigkeiten im Bereich 10^-8. Das bedeutet, dass man eine GPS oder Rubidium Zeitbasis haben sollte.
Wenn man im L-Band mit nicht allzu großer Bandbreite beobachtet, dann kommt man vielleicht auch ohne De-Dispersion zurecht. Der besagte Pulsar hat eine vergleichsweise geringe Dispersion (DM~27) . Bei 50 MHz Bandbreite und 1420 MHz Beobachtungsfrequenz ist die Dispersion dann 3,9 msec. Das ist dann nicht allzu schlimm aber schon merkbar. Bei 400 MHz sieht das schon anders aus. Da wäre die Dispersion bei gleicher Bandbreite 176 msec ! Da geht also nichts ohne De-Dispersion. Selbst bei nur 2 MHz Bandbreite ist die Dispersion dann 7 msec, das verschmiert den Puls schon deutlich. Aber wie Fritz schon angemerkt hat, ist die Frage was man in dem Bereich an einigermaßen ungestörtem Spektrum findet.
Die Sachen die Hannes gemacht hat, finde ich recht beeindruckend. Er scheint bei sich in der Gegend mit dem UHF Bereich einigermaßen zurecht zu kommen.

Viele Grüße und kommt gut ins neue Jahr,
Wolfgang
 
Hallo in die Runde,

ich hatte mittlerweile ja genügend Zeit, das Netzt zu dem Thema rauf und runter zu durchsuchen und war erstaunt, wie viele Amateure mit doch moderatem Aufwand erfolgreich einen Pulsar detektiert haben. Da stand natürlich der von Fritz gepostete "infektiöse Link" am Anfang, aber auch was der italienische Amateur (IW5BHY) da mit seiner 3D-corner Antenne ( http://iw5bhy.altervista.org/info.php ) macht ist sehr "inspirierend"... Im Verlauf der Recherche habe ich auf einer der Seiten gelesen, das (manche?) Pulsare stark polarisierte Strahlung aussenden und der Kollege deshalb eine zirkular polarisierte Yagi-Antenne benutzt. Ist das nicht auch bei der Beobachtung von B0329+54 ein Thema? Unsere normalen "Ofenrohr"-Feeds empfangen ja nur eine Polarisationsrichtung, so wie ich das sehe.
Übrigens, der italienische Amateur scheint den gleichen RTL-SDR mit TCXO zu verwenden wie ich den am Wasserstoff-RT nutze. Ein Rubidium-Normal scheint also nicht unbedingt nötig zu sein.

Viele Grüße & saubere Signale,
Reinhard
 
Zuletzt bearbeitet:
Luftspalt-Patch-Antenne mit zirkularer Polarisation für den Spiegel

Die Luftspalt-Patch-Antenne besteht aus einem quadratischen Strahler, der auf einem
quadratischer Reflektor. Beide Metallebenen sind durch einen Spalt (den "Luftspalt") getrennt, der in dieser Fall beträgt 7,5 mm. Sie sind in der Mitte miteinander verbunden. Die Verbindung
ist leitend. Der Anschluss wird an einer Stelle 26 mm von der Seite her angeregt.
Zwei Kanten werden abgeschnitten, was eine zirkulare Polarisation der Antenne erzeugt. Ohne
diese Abgrenzungen wäre die Polarisierung linear. An der Stelle des Einspeisepunktes wird ein Loch in den Reflektor gebohrt, so dass ein N-Verbinder montiert und der Mittelleiter an den Strahler angeschlossen werden kann.
LG Fritz
 

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Hallo, ich melde mich auch wieder mal. Ich bin dabei den Feed für 1420 MHz gegen einen für 420 MHz auszutauschen. Bild 1. Bald geht es los mit dem Pulsar B0329+54 . Wegen der großen Verstärkung braucht es ein sehr gutes Filter das alle störenden Sender in der Nähe dämpft. Auch das ist inzwischen fast fertig. Fehlt nur noch der Deckel. Bild Nr2. Auch die Installation der Runtime-Engine die zur Ausarbeitung und zum Aufnahme des Pulsars notwendig ist konnte erfolgreich auf einem neuen Computer installiert werden. Der Pulsar ist am Nordhimmel zu finden und braucht eine Integration von 6 Stunden. Leider spielt die Luftunruhe auch eine Rolle. Weil die Impulse dadurch verschmiert werden. Jeder Pulsar hat bei den Impulsen sein eigenes Profil das halt mit den Daten der großen Teleskope mithalten sollte. Erst dann ist der Empfang Erfolgreich. Ein Vorverstärker für 70 cm ist auch schon abgeglichen und eine Halterung für denn Feed mit Vorverstärker und Filter ist auch soweit fertig. Mal sehen wann es das Wetter zulässt um den Umbau durchzuführen.
 

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Moin,

die Hochfrequenzklempnerei hab ich schon an der Uni bewundert. Die "normalen" Elektroniker gehen in den Bauteileladen (wo gibt's die noch), der Hochfrequenzler zur Mensa um leere Dosen zu holen, Kupferrohre beim Hausmeister usw... - fremde Welt. Und doch hochspannend.

CS Jörg
 
Allo Fritz,

boah ey, Du versuchst es tatsächlich :y:. Dann drücke ich mal ganz fest die Daumen und bin sowas von gespannt.

@Jörg:
Wenn Du jetzt Hochfrequenz und Hochspannung in einen Thread packst, dann sind wir bald bei Nikola, das wird auch "hochspannend" :sneaky: (schade, kein Blitz-Smilie).

Viele Grüße,
Reinhard
 
Erste Auswertung Pulsar B0 329+54 vom 18. 06.2022 auf 1420 MHz mit 3 Stunden Integrationszeit. Leider nicht eindeutig genug der Impuls sollte stärker sein S/N sollte besser sein. Hier handelt es sich um Signale um 0,0015 db was natürlich sehr schwach ist. Mein Mentor Hannes OE5JFL meint dazu:
Ich habe auf 23cm 10 Versuche über mehrere Stunden gebraucht um einmal ein positives Ergebnis zu erzielen. Also auf 70cm sind die Chancen deutlich höher!
Gestern 30.06. 2022 habe ich mit dem Umbau der Antenne begonnen. Der Feed für 1420 MHz ist schon mal abgebaut. Für den 70 cm Feed brauche ich heute einen Helfer der mit bei der Montage helfen kann. Sollte beim Stammtisch am Abend klappen.
Was auf jeden Fall funktioniert ist die Aufnahmesoftware. Eine genaue Messung der Frequenzstabilität ist für die Auswertung noch erforderlich was mit einem GPS gesteuerten Oszillator leicht zu verwirklichen ist.
 

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Nun ist der 400 MHz feed mal im Brennpunkt des Spiegels. Passt genau auf 419 MHz. Fehlt noch der Vorverstärker und Das Filter muss ich noch mal nachstimmen. Leider hab ich in den nächsten 2 Wochen keine Zeit für die spannenden Arbeiten. Aber was ich bei allem gelernt habe ist Geduld.
 

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