Algorithms for radio interference detection and removal

Tijdens dit onderzoek hebben we gekeken naar de invloed van storing door menselijke apparatuur op radioastronomie. Radiosterrenwachten zoals Westerbork kunnen de hemel met een enorme gevoeligheid en resolutie in kaart brengen. Vaak bestaan zulke sterrenwachten uit een aantal grote schotelantennes. Echter, nieuwe technologische ontwikkelingen hebben ervoor gezorgd dat op lage frequenties vele kleine antennes efficiënt gecombineerd kunnen worden tot een grote schoteltelescoop. LOFAR is een nieuwe, deels-Nederlandse supertelescoop die gebruik maakt van dit principe. Deze telescoop bestaat uit tientallen velden gevuld met vele antennetjes, verspreid over Nederland en omringende landen. Het centrum van LOFAR bevindt zich in de buurt van het Drentse dorp Exloo. Radiotelescopen worden meestal in zeer afgelegen gebieden geplaatst, omdat menselijke apparatuur storing veroorzaakt. Het bouwen van een radiotelescoop op afgelegen locaties is echter niet goedkoop. LOFAR is een nieuwe weg ingeslagen en bevat antennevelden op diverse plaatsen in ons druk bevolkte land. Een belangrijke vraag was daardoor of de storing van menselijke apparatuur niet schadelijk zou zijn voor LOFAR-observaties. In dit proefschrift beantwoorden we deze vraag. We hebben volledig geautomatiseerde technieken ontworpen om storing te verwijderen. Met deze nieuwe technieken weten we de storing op zeer accurate wijze te scheiden van het hemelsignaal. We analyseren de gefilterde data en concluderen dat, na toepassing van deze technieken, we in staat zijn om zeer gevoelige hemelkaarten te maken met LOFAR. Daarmee lijkt het dus een goede keuze geweest te zijn om LOFAR in Nederland te bouwen. This project concerns the effects of interference on radio astronomy caused by human devices. Radio astronomy is a challenging astronomical application and with its help, many surprising details of our Universe have been discovered. Modern radio telescopes can observe the sky with an enormous sensitivity and resolution. To achieve this, observatories are often composed of large dishes. Because of several technological advancements, on low frequenties it has become very efficient to synthesize many small antennas into one large telescope. LOFAR is a new telescope that makes use of this idea. It consists of tens of antenna fields, which are spread over the Netherlands and several neighbouring countries. LOFAR’s centre is near the city of Exloo in the Dutch province of Drenthe. Human devices can interfere with radio astronomical observations. Therefore, telescopes are often build in remote areas with a very low population density. However, building telescopes at remote locations is costly. LOFAR has taken a different approach by building antenna fields all over populated areas of the Netherlands. This has raised concerns about the harmful effects that human hardware could cause. This thesis addresses these concerns. We have designed several automated methods that can filter interference from radio observations. The techniques remove the interference from the data with an unprecendented accuracy. We extensively analyse the resulting data and conclude that after the application of our filters, we can make very sensitive sky maps with LOFAR. Consequently, it appears it was an excellent decision to build LOFAR in the Netherlands.