Pulsareiden tutkiminen
Tavoitteet
Työn tarkoitus on oppia ymmärtämään radioteleskoopin toiminnan perusteet ja erot optiseen teleskooppiin. Tarkoituksena on myös tutkia pulsareiden ominaisuuksia ja oppia ymmärtämään niiden etäisyyden määritys sironnan avulla. Pulsareiden ja niiden tutkimuksen taustaan voit tutustua tarkemmin englanninkielisessä ohjeessa.
Ohjelman käynnistäminen
1. Käynnistä ohjelma
2. Valitse File…Login
3. Kirjoita ryhmän jäsenten nimet ja paina OK
Radioteleskooppiin tutustuminen
1.
Valitse File…Run…Radio Telescope
2.
View-painikkeesta näytölle tulee kartta
taivaasta
- keltainen neliö osoittaa, minne teleskooppi on suunnattu
3.
Teleskooppia ohjataan käyttämällä N-E-S-W
–näppäimiä
- nopeutta säädetään Slew rate –toiminnolla
- Hot-List –valikosta voidaan valita suoraan joidenkin pulsareiden koordinaatit
4. Painamalla Tracking –näppäintä teleskooppi seuraa valittua kohdetta
Pulsarin tutkiminen yksikanavaisen vastaanottimen avulla
1. Valitaan Hot-List –valikosta pulsari 0628-28
2. Receiver –nappia painamalla avataan radiovastaanotin
3. Mode –napilla aloitetaan seuranta
- Vert. Gain –toiminto vahvistaa kaikkia signaaleja
- Horz. Secs –toiminto muuttaa mittausjakson pituutta (Huom. voidaan muuttaa vain silloin, kun mittaus ei ole käynnissä)
4. Mitataan pulsarin 0628-28 jakso
- Säädä Vert. Gain ja Horz. Secs arvoon neljä ja taajuus 600 Mhz:iin
- Aloita mittaus painamalla Mode ja ruudulle alkaa piirtyä mittauskäyriä
- Pysäytä mittaus painamalla uudestaan Mode
- Painamalla hiiren vasenta näppäintä näytön vasemmalla puolella sijaitsevan ”piikin” kohdalla saat sille ajan T(1). Painamalla hiiren oikeaa näppäintä seuraavan oikealla sijaitsevan piikin kohdalla saat myös sille ajan T(2).
- Pulsarin jakso: T(2) – T(1) = ________________
5. Voit mitata jakson tarkemmin mittaamalla kymmenen jakson pituuden ja laskemalla keskiarvon. Horz. Secs kannattaa säätää arvoon 16, jotta saat enemmän jaksoja kerralla näkyviin.
Pulsarin jakso: [T(10) – T(0)] / 10
= __________________
6. Seuraavaksi tutkitaan jakson riippuvuutta taajuudesta. Voit käyttää apuna seuraavaa taulukkoa:
|
Taajuus: |
Aika 1. pulssin kohdalla |
Aika viimeisen pulssin kohdalla |
Pulssien määrä |
Pulsarin jakso |
|
400 MHz |
|
|
|
|
|
600 MHz |
|
|
|
|
|
800 MHz |
|
|
|
|
|
1000 MHz |
|
|
|
|
|
1200 MHz |
|
|
|
|
|
1400 MHz |
|
|
|
|
7. Tulosten perusteella sinun pitäisi voida päätellä, onko signaali vahvempi matalilla vai korkeilla taajuuksilla.
8. Voit sulkea ikkunan x-nappulasta oikeasta yläkulmasta.
Eri pulsareiden jaksojen tutkiminen
1. Mittaa seuraavan taulukon avulla eri pulsareiden jaksot ja selvitä ”silmämääräisesti”, mikä niistä on suhteellisesti voimakkain.
|
Pulsari |
Taajuus |
1. pulssi |
Viimeinen pulssi |
Pulssien määrä |
Jakso |
Suhteellinen voimakkuus |
|
2154+40 |
|
|
|
|
|
|
|
0740-28 |
|
|
|
|
|
|
|
0531+21 (Crab Nebula
Pulsar) |
|
|
|
|
|
|
2. Koska pulsarit yleensä hidastuvat vanhetessaan, voit päätellä neljän tähän mennessä tutkimasi pulsarin suhteelliset iät.
Nuorin: _____________
2 _____________
3 _____________
Vanhin: _____________
Pulsareiden etäisyyden mittaus
1. Koska pulsareita ei yleensä voi nähdä tavallisella teleskoopilla, niiden etäisyyttä ei voi määrittää absoluuttisen magnitudin avulla. Pulsareiden etäisyyden määritys suoritetaankin usein sironta –ilmiötä hyödyntäen. Tyhjiössä kaikki elektromagneettinen säteily kulkee valon nopeudella, mutta koska avaruus ei ole täydellinen tyhjiö, elektromagneettinen säteily hidastuu sen läpi kulkiessaan. Matalat taajuudet hidastuvat korkeita enemmän, ja näin saadaan etäisyys mitattua.
2.
Etäisyys voidaan mitata seuraavan kaavan avulla: 
, missä T1
on pulssin saapumisen ajankohta
taajuudella f1, ja T2 on saman pulssin
saapumisajankohta taajuudella f2. Kaavan johtamisen voit katsoa
englanninkielisistä ohjeista.
3. Suuntaa radioteleskooppi pulsariin 0628-28. Avaa radiovastaanotin, laita säädöt kohdalleen ja taajuus 400 MHz:iin.
4. Lisää kaksi vastaanotinta painamalla add channel –nappia kahdesti ja säädä taajuudet 600 ja 800 MHz:iin.
5. Käynnistä vastaanotto painamalla ensin record ja sitten mode.
6. Anna vastaanottimen olla päälle kuuden kierroksen ajan ja sammuta se. Eteesi ilmestyy ikkuna, jossa näkyy tietoja mittauksesta. Nämä ovat vain tiedoksesi, paina OK.
7. Tallenna tulokset tiedostoon, jonka nimen voit kirjoittaa tähän, ettei se unohdu: __________
8.
Nyt tulokset pitää analysoida, joten sulje
vastaanottimet. Valitse Run…Data
Analysis ja Files…Load.
9. Kun olet saanut oikean tiedoston ladattua, voit leikkiä hetken horizontal pan ja zoom –nappuloilla, jotta tiedät miten ne toimivat.
10. Zoomaa kunnes ruudussa näkyy kaksi pulssia ja siirrä ruutua siten, että 400 MHz:n ruudun oikeassa laidassa on pulssi.
11. Klikkailemalla pulsseja ruudussa saat niiden ajat:
T400 _________________
T600 _________________
T800 _________________
12. Etäisyys saadaan sivun ylälaidan kaavan avulla.
|
Taajuudet |
T2-T1 |
(1/f2)2-(1/f1)2 |
D (pc) |
|
|
f1 |
f2 |
|
|
|
|
600 |
400 |
|
|
|
|
800 |
400 |
|
|
|
13. Etäisyyden pitäisi olla noin 1000 parsekia.
14. Voit mitata samalla tavoin minkä tahansa muunkin pulsarin etäisyyden.
Lisää tehtäviä, joita voit tehdä radioteleskoopin avulla
löydät englanninkielisestä ohjeesta.