Desarrollo de Software para observación de Pulsares

Introducción

Durante 2014 se implementó en el IAR un nuevo receptor digital para observaciones radioastronómicas. Este receptor digital utiliza las ventajas de la tecnología llamada “Software Defined Radio” o SDR. Esta tecnología permite la implementación de programas escritos en diferentes lenguajes informáticos, que define el comportamiento del receptor electrónico, evitando el desarrollo de nuevo hardware cuando se requiera alguna nueva funcionalidad. En 2015 se desarrolló un nuevo programa de observación para medir y procesar señales de radio, permitiendo la medición y detección de Pulsares.

 

 Descripción del Proyecto

Con el fin de medir Pulsars utilizando la antena IAR, se han implementado dos receptores digitales “SDR-RTL”, estos receptores permiten la adquisición de señales de radio a alta velocidad, permitiendo procesar señales capturadas por la antena en tiempo casi real. Debido a las altas velocidades de rotación de los pulsares, que van desde milisegundos a segundos, es necesario mantener la sincronización adecuada de la adquisición de datos, para ello el RTL-SDR utilizado se conecta a una base de tiempo local. Esta base de tiempo genera varias señales de tiempo-frecuencia usando como fuente principal un GPS disciplinado.

 

“Software Defined Radio (SDR)”

Los sistemas SDR son dispositivos de radio donde normalmente se implementan o describen componentes de hardware tales como mezcladores, filtros, amplificadores, etc. en software, utilizando un ordenador personal u otros dispositivos informáticos integrados.

A diferencia de un receptor electrónico convencional, un SDR tendrá una etapa de entrada de RF reducida seguida por una conversión digital rápida y todo el proceso de datos se realiza en el software.

 

 Descripción del software

La detección de los pulsares se realizó mediante la técnica de “plegado” en la que una vez conocido el período o la frecuencia del Pulsar los datos adquiridos son “plegados” y promediados en series temporales, con el fin de eliminar el ruido y dejar sólo la señal de interés.

Para utilizar los datos generados por receptores digitales, se utilizaron una serie de programas, estos programas convierten datos brutos que pueden ser procesados ​​con diferentes aplicaciones.

 

Los programas utilizados son:

– “period.py” Python Script, esta aplicación proporciona la interfaz con el programa TEMPO que proporciona el valor ajustado del período de un pulsar para una cierta fecha.

– “rapulsar” Desarrollado en lenguaje C, esta aplicación procesa los archivos crudos “plegando” los datos basados ​​en el período pulsar ya conocido.

– “rtl_sdr_2fil” Desarrollada en lenguaje C, esta aplicación convierte los ficheros de formato raw en formato “.fil” para procesarlos con la cadena de herramientas PRESTO (PulsaR Exploration and Search Toolkit) desarrollada por Scott Ransom de NRAO.

 

 Observaciones Resultantes

La primera fuente de radio observada fue Vela Pulsar (PSR B0833-45 / PSR J0835-4510 / 2U 0832-45), este pulsar tiene una velocidad de rotación de alrededor de 89 milisegundos, se localiza a una distancia de 936 años y tiene una luz media Intensidad 1100mJy.

 

El segundo pulsar observado fue el Pulsar PSR J0437-4715, que fue descubierto por el Observatorio Parkes en Australia, es uno de los púlsares más cercanos y más fuerte observado hasta el momento. El Pulsar gira sobre su eje alrededor de 173,7 veces por segundo, completando una rotación cada 5,75 milisegundos y se estima que está a 509,8 años luz de distancia.

 

Se realizó una observación posterior del Pulsar Vela con el fin de estimar la Medición de Dispersión originada por el retardo de pulso que pasa por el medio interestelar.

 

Agradecimiento

El autor quiere dar un reconocimiento especial al trabajo y asistencia, para desarrollar el software para el trabajo presentado a las siguientes personas:

– Peter W. Este.

– Steve Olney.

– Wolfgang Herrmann.

 

 Participantes

Dr. Matias Tueros

Téc. Guillermo Gancio

Peter W. East, colaborador externo (British Astronomical Association, Burlington House, Londres, Reino Unido)