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物电学院本科生自制射电望远镜并成功进行天文观测
2020-12-02 17:25   审核人:   (浏览)

近日,我院2017级天文学专业本科生张乡龙等人,成功自制一台小型射电天文望远镜,并成功观测到银河系中性氢发出的21厘米谱线信号。该项目已获得2020年度贵州省大学生创新训练项目立项资助。

图1学生自制的方形喇叭状射电望远镜(左图),以及该望远镜观测到的银河系21厘米谱线信号(右图红色方框指示处鼓包)

该望远镜自制项目参照麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology,MIT) 小射电望远镜(Small Radio telescope,SRT)和哈佛大学的21cm谱线射电望远镜方案进行。整个望远镜系统主要由方形喇叭天线、低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)、带通滤波器(Band-Pass Filter,BPF)和软件定义无线电后端(Software Defined Radio,SDR),等几部分组成。

图2由两个低噪声放大器(LNA1和LNA2)、一个带通滤波器(BPF)和一个软件定义无线电后端(SDR)组成的接收机系统。该接收机系统为学生设计、装配而成。

该望远镜主要观测目标是银河系的中性氢(电中性的氢原子)在处于基态时,电子发生自旋反转而发出的波长大约为21厘米(对应频率为1420.406 MHz)的谱线信号。氢元素是宇宙中含量最多的元素,导致中性氢21厘米谱线的强度很强。加之人们有意识地禁止在1420-1427MHz频率范围有人为发射,使得我们可以在城市中进行中性氢21厘米谱线的观测。对银河系中性氢21厘米谱线进行观测,可以对银河系结构、银河系旋转速度、银河系中暗物质的影响等方面进行研究。

通过本项目,我院天文学专业本科生在射电天文技术、观测、数据处理等全方面的能力得到了充分的锻炼,同时进一步激发了学生探索宇宙奥秘的热情。

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