Pozorování noční oblohy se může jevit jako pasivní činnost. Ale to není pravda. Jsme neustále vystaveni neviditelným signálům – rádiovým vlnám, které vysílají hvězdy, galaxie a objekty, které jsou příliš studené nebo vzdálené na to, aby vyzařovaly viditelné světlo. Ale je těžké je chytit. Jedna satelitní anténa je jako snažit se se zavřeným okem vidět znamení na míle daleko. Získáte mlhavou představu o tom, co tam je, ale uniknou vám podrobnosti. K vyřešení tohoto problému astronomové vyvinuli techniku, která mění několik nezávislých antén na superčočku velikosti Země.
Jedná se o rádiový interferometr.
Ačkoli to zní jako složitý technický termín, koncept je překvapivě jednoduchý. Použijte dvě nebo více samostatných antén. Nasměrujte je na stejný cíl v prostoru. Poté je připojte ke stejnému přijímači. Kombinací signálů je možné dosáhnout rozlišení, které není možné s jedinou anténou. Antény nemusí být vedle sebe. Mohou být rozptýleny po polích, kontinentech a dokonce i na oběžné dráze. Japonský satelit VSOP v kombinaci s pozemními dalekohledy vytváří základnu (vzdálenost mezi nejvzdálenějšími body pole) až 33 000 kilometrů. To je k Měsíci blíže, než většina lidí kdy byla.
Proč v radioastronomii záleží na velikosti
Princip činnosti rádiového interferometru je stejný jako u optických interferometrů používaných v optické astronomii. Ale je tu jeden problém. Rádiové vlny jsou mnohem delší než světelné vlny. Rádiové vlny mohou být velké jako autobus. Světelné vlny jsou menší než zrnko písku. Vzhledem k tomu, že vlnová délka je mnohem delší, musí být přístroj upraven tak, aby odpovídal.
Zde začíná zajímavá fyzika. Když rádiové vlny ze vzdálené hvězdy dosáhnou Zemi, nezasáhnou všechny antény ve stejném okamžiku nanosekundy. Vlna nejprve dopadne na nejbližší anténu. Abyste se dostali k dalšímu, trvá to nějakou dobu, než projdete zemí. Tento časový rozdíl vytváří fázový posun. Pokud původní signály jednoduše sečtete, mohou se navzájem rušit nebo vytvářet šum.
Proto inženýři používají mechanismus proměnného zpoždění. V podstatě se jedná o vysokorychlostní časovač, který zpožďuje signál z bližší antény při čekání, až rádiová vlna dosáhne vzdálenější antény. Jakmile jsou „synchronizovány“, systém jim umožňuje zasahovat. Jedná se o stejný efekt interferenčního vzoru, který je pozorován při vhození dvou kamenů do rybníka. Vlny se protínají a vytvářejí vysokoúrovňové oblasti (zesílení) a ploché povrchy (potlačení).
V některých konfiguracích jsou antény pevné. Rotace Země mění jejich vzdálenost od zdroje signálu, což má za následek střídavé zesílení a potlačení signálu. V ostatních případech lze antény fyzicky posouvat a měnit tak vzdálenost mezi nimi. Vzdálenost potřebná pro interferenci závisí na vlnové délce a průměru zdroje. Pokud znáte vlnovou délku a změříte interferenční obrazec, můžete vypočítat fyzickou velikost objektu vyzařujícího vlny. Je to způsob, jak měřit neměřitelné.
King of the Plains: VLA
Pokud chcete vědět, jak vypadají nejvýkonnější rádiové interferometry
