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We present radio observations of the Moon between 35 and 80 MHz to demonstrate a novel technique of interferometrically measuring large-scale diffuse emission extending far beyond the primary beam (global signal) for the first time. In particular, we show that (i) the Moon appears as a negative-flux source at frequencies 35 < ν < 80 MHz since it is 'colder' than the diffuse Galactic background it occults, (ii) using the (negative) flux of the lunar disc, we can reconstruct the spectrum of the diffuse Galactic emission with the lunar thermal emission as a reference, and (iii) that reflected RFI (radio-frequency interference) is concentrated at the centre of the lunar disc due to specular nature of reflection, and can be independently measured. Our RFI measurements show that (i) Moon-based Cosmic Dawn experiments must design for an Earth-isolation of better than 80 dB to achieve an RFI temperature <1 mK, (ii) Moon-reflected RFI contributes to a dipole temperature less than 20 mK for Earth-based Cosmic Dawn experiments, (iii) man-made satellite-reflected RFI temperature exceeds 20 mK if the aggregate scattering cross-section of visible satellites exceeds 175 m<sup>2</sup> at 800 km height, or 15 m<sup>2</sup> at 400 km height. Currently, our diffuse background spectrum is limited by sidelobe confusion on short baselines (10-15 per cent level). Further refinement of our technique may yield constraints on the redshifted global 21 cm signal from Cosmic Dawn (40 > z >12) and the Epoch of Reionization (12 > z>5).
Lunar occultation of the diffuse radio sky: LOFAR measurements between 35 and 80 MHz
Vedantham, H. K.;Koopmans, L. V. E.;de Bruyn, A. G.;Wijnholds, S. J.;Brentjens, M.;Abdalla, F. B.;Asad, K. M. B.;Bernardi, G.;Bus, S.;Chapman, E.;Ciardi, B.;Daiboo, S.;Fernandez, E. R.;Ghosh, A.;Harker, G.;Jelic, V.;Jensen, H.;Kazemi, S.;Lambropoulos, P.;Martinez-Rubi, O.;Mellema, G.;Mevius, M.;Offringa, A. R.;Pandey, V. N.;Patil, A. H.;Thomas, R. M.;Veligatla, V.;Yatawatta, S.;Zaroubi, S.;Anderson, J.;Asgekar, A.;Bell, M. E.;Bentum, M. J.;Best, P.;Bonafede, A.;Breitling, F.;Broderick, J.;Brüggen, M.;Butcher, H. R.;Corstanje, A.;De Gasperin, F.;De Geus, E.;Deller, A.;Duscha, S.;Eislöffel, J.;Engels, D.;Falcke, H.;Fallows, R. A.;Fender, R.;Ferrari, C.;Frieswijk, W.;Garrett, M. A.;Grießmeier, J.;Gunst, A. W.;Hassall, T. E.;Heald, G.;Hoeft, M.;Hörandel, J.;Iacobelli, M.;Juette, E.;Kondratiev, V. I.;Kuniyoshi, M.;Kuper, G.;Mann, G.;Markoff, S.;McFadden, R.;McKay-Bukowski, D.;McKean, J. P.;Mulcahy, D. D.;Munk, H.;Nelles, A.;Norden, M. J.;Orru, E.;Pandey-Pommier, M.;Pizzo, R.;Polatidis, A. G.;Reich, W.;Renting, A.;Röttgering, H.;Schwarz, D.;Shulevski, A.;Smirnov, O.;Stappers, B. W.;Steinmetz, M.;Swinbank, J.;Tagger, M.;Tang, Y.;Tasse, C.;Ter Veen, S.;Thoudam, S.;Toribio, C.;Vocks, C.;Wise, M. W.;Wucknitz, O.;Zarka, P.
2015
Abstract
We present radio observations of the Moon between 35 and 80 MHz to demonstrate a novel technique of interferometrically measuring large-scale diffuse emission extending far beyond the primary beam (global signal) for the first time. In particular, we show that (i) the Moon appears as a negative-flux source at frequencies 35 < ν < 80 MHz since it is 'colder' than the diffuse Galactic background it occults, (ii) using the (negative) flux of the lunar disc, we can reconstruct the spectrum of the diffuse Galactic emission with the lunar thermal emission as a reference, and (iii) that reflected RFI (radio-frequency interference) is concentrated at the centre of the lunar disc due to specular nature of reflection, and can be independently measured. Our RFI measurements show that (i) Moon-based Cosmic Dawn experiments must design for an Earth-isolation of better than 80 dB to achieve an RFI temperature <1 mK, (ii) Moon-reflected RFI contributes to a dipole temperature less than 20 mK for Earth-based Cosmic Dawn experiments, (iii) man-made satellite-reflected RFI temperature exceeds 20 mK if the aggregate scattering cross-section of visible satellites exceeds 175 m2 at 800 km height, or 15 m2 at 400 km height. Currently, our diffuse background spectrum is limited by sidelobe confusion on short baselines (10-15 per cent level). Further refinement of our technique may yield constraints on the redshifted global 21 cm signal from Cosmic Dawn (40 > z >12) and the Epoch of Reionization (12 > z>5).
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11585/667878
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Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 589/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.