[BAORadio : Une chaîne numérique pour la radio-interférométrie et la cartographie des grandes structures à 21 cm]
La cartographie de lʼunivers en radio, à travers lʼobservation de la raie à 21 cm de lʼhydrogène atomique, constitue une approche complémentaire aux relevés optiques pour lʼétude des grandes structures, et en particulier des oscillations acoustiques baryoniques (BAO). Nous proposons une méthode originale de la mesure de la distribution de lʼhydrogène atomique neutre à travers une cartographie à 3 dimensions de lʼémission du gaz à 21 cm, sans identification de sources compactes. Cette méthode nécessite un instrument avec une grande sensibilité et une grande largeur de bande instantanée (), alors quʼelle peut se contenter dʼune résolution angulaire moyenne (). Ces performances peuvent être obtenues avec un réseau interférométrique compact ou un réseau phasé au foyer dʼun grand réflecteur, représentant une surface collectrice de quelques milliers de m2 avec quelques centaines de lobes simultanés couvrant un champ de vue de 20 à 100 deg2. Nous décrivons le développement et la qualification dʼun système électronique et de traitement pour la radio-interférométrie et la synthèse de lobe numérique, adapté à ce type dʼinstrument avec plusieurs centaines dʼéléments de réception.
3D mapping of matter distribution in the Universe through the 21 cm radio emission of atomic hydrogen (HI) is a complementary approach to optical surveys for the study of the Large Scale Structures, in particular for measuring the BAO (Baryon Acoustic Oscillation) scale up to redshifts , and therefore constraining dark energy parameters. We propose a novel method to map the HI mass distribution in three dimensions in radio, without detecting or identifying individual compact sources. This method would require an instrument with a large instantaneous bandwidth () and high sensitivity, while a rather modest angular resolution () should be sufficient. These requirements can be met by a dense interferometric array or a phased array (FPA) in the focal plane of a large primary reflector, representing a total collecting area of a few thousand square meters with few hundred simultaneous beams covering a 20 to 100 square degrees field of view. We describe the development and qualification of an electronic and data processing system for digital radio interferometry and beam forming suitable for such instruments with several hundred receiver elements.
Mot clés : Cosmologie, Énergie noire, Radio-interférométrie à 21 cm
Réza Ansari 1, 2 ; Jean-Eric Campagne 1, 2 ; Pierre Colom 3 ; Christophe Magneville 4 ; Jean-Michel Martin 5 ; Marc Moniez 1, 2 ; James Rich 4 ; Christophe Yèche 4
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[1] Dark Energy, Theory and Observations, Cambridge University Press, 2010
[2] Int. J. Mod. Phys., 15 (2006), p. 1753
[3] et al. WMAP, Astrophys. J. Suppl., Volume 192 (2011), p. 16
[4] et al. Dark Energy Task Force, 2006 | arXiv
[5] et al. Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 401 (2010), pp. 2148-2168
[6] , 2006 (in: Moriond Conference Proceedings) | arXiv
[7] Phys. Rev. Lett., 100 (2008), p. 091303
[8] , 2008 | arXiv
[9] et al. Astrophys. J., 721 (2010), pp. 164-173
[10] K. Bandura, Pathfinder for a neutral hydrogen dark energy survey, PhD thesis, Carnegie-Mellon University, Department of Physics, 2011.
[11] et al. FAN : Étude dʼantennes en réseau au foyer du Radiotélescope de Nançay, 2011 http://ursi-france.institut-telecom.fr/pages/pages_evenements/journees_scient/docs_journees_2011/data/index.html
[12] MNRAS, 360 (2005), p. 27
[13] Science with the Square Kilometre Array (C. Carilli; S. Rawlings, eds.), New Astronomy Reviews, vol. 48, Elsevier, 2004
[14] et al. Astrophys. J., 723 (2010), p. 1359
[15] Fundamentals of Cosmology, Springer, 2001
[16] Cosmological Physics, Cambridge University Press, 1999
[17] Rep. Progr. Phys., 70 (2007), p. 627
[18] R. Ansari, et al., 21 cm observation of LSS, instrument sensitivity and foreground subtraction, Astron. Astrophys., submitted for publication, , 2011. | arXiv
[19] et al. Digital instrumentation for the radio astronomy community, 2009 | arXiv
[20] http://casper.berkeley.edu/ (Center for astronomy signal processing and electronics research web site)
[21] http://www.radionet-eu.org/uniboard Advanced Radio Astronomy in Europe (RadioNet) Uniboard
[22] et al. IEEE Trans. Nucl. Sci., 58 (2011) no. 4, p. 1833
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