Comment les interféromètres radio transforment les étoiles lointaines en cartes haute résolution

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Regarder le ciel nocturne peut sembler une activité passive. ce n’est pas. Nous sommes constamment exposés à des signaux invisibles, des ondes radio émises par les étoiles, les galaxies et des phénomènes trop froids ou trop lointains pour émettre de la lumière visible. Mais ils sont difficiles à attraper. Une seule antenne parabolique, c’est comme essayer de voir un panneau à un kilomètre et demi avec un œil fermé. Vous avez une idée floue de ce qu’il y a là, mais les détails me manquent. Pour résoudre ce problème, les astronomes ont développé une astuce qui transforme un ensemble d’antennes indépendantes en un superobjectif de la taille de la Terre.

Il s’agit d’un interféromètre radio.

Bien que cela ressemble à une terminologie de conception compliquée, le concept est étonnamment simple. Utilisez deux ou plusieurs antennes distinctes. Dirigez-les vers la même cible dans l’espace. Connectez-les ensuite au même récepteur. En combinant les signaux, des résolutions impossibles avec une seule antenne peuvent être obtenues. Il n’est pas nécessaire que les antennes soient côte à côte. Ils peuvent être dispersés sur des champs, des continents et même des orbites. Le satellite japonais VSOP, combiné à des télescopes au sol, crée une ligne de base (la distance entre les points les plus éloignés du réseau) pouvant atteindre 33 000 kilomètres. Il est plus proche de la Lune que la plupart des humains ne l’ont jamais été.

为什么尺寸在射电天文学中很重要

但有一个问题。 无线电波比光波长得多。 光波比一粒沙子还要小。 由于波长要大得多,因此必须放大仪器才能匹配。

这就是物理学变得有趣的地方。 当来自遥远恒星的无线电波撞击地球时,它不会在完全相同的纳秒内撞击所有天线。 波首先击中最近的天线。 穿过地面到达下一个目标需要时间。 该时间差会产生相移。 如果您只是将原始信号加在一起,它们会相互抵消或产生噪音。

因此,工程师使用了可变延迟机制。 它本质上是一个高速定时器,可以阻止来自较近天线的信号,等待电波到达较远的天线。 一旦它们«同步»,系统就会让它们进行干扰。 这与将两块石头扔进池塘时看到的干涉图案相同。 波纹交叉,形成高水位区域(增强)和平坦表面(取消)。

在某些设置中,天线是固定的。 地球的自转改变了它们相对于信号源的距离,导致信号交替增强和抵消。 在其他情况下,您可以物理移动天线来改变间距. 如果您知道波长并测量干涉图样,则可以计算发射波的体的物理尺寸。 这是一种衡量不可衡量事物的方法。

Roi des Plaines : VLA

Si vous voulez savoir à quoi ressemblent les interféromètres radio les plus puissants, rendez-vous au Nouveau-Mexique.

Le Very Large Array (VLA) est situé dans les plaines de San Agustin, près de Socorro. Largement reconnue comme la radio la plus puissante