Kai astronomai kalba apie optinį teleskopą, jie dažnai mini jo veidrodžio dydį. Taip yra todėl, kad kuo didesnis jūsų veidrodis, tuo ryškesnis jūsų vaizdas į dangų gali būti. Tai vadinama skiriamąja jėga ir tai lemia šviesos savybė, vadinama difrakcija. Kai šviesa praeina pro angą, pvz., Teleskopo angą, ji bus linkusi išplisti ar difrakcijuoti. Kuo mažesnė anga, tuo daugiau šviesos sklinda, todėl jūsų vaizdas yra neryškesnis. Štai kodėl didesni teleskopai gali užfiksuoti ryškesnį vaizdą nei mažesni.
Difrakcija priklauso ne tik nuo jūsų teleskopo dydžio, bet ir nuo jūsų stebimos šviesos bangos ilgio. Kuo ilgesnis bangos ilgis, tuo daugiau šviesos išsisklaido tam tikram atidarymo dydžiui. Matomos šviesos bangos ilgis yra labai mažas, nesiekia milijono metro ilgio. Bet radijo šviesos bangos ilgis yra tūkstantį kartų ilgesnis. Jei norite fotografuoti tokius pat aštrius vaizdus kaip optinių teleskopų, jums reikia tūkstantį kartų didesnio radijo teleskopo nei optinis. Laimei, mes galime pastatyti tokius didelius radijo teleskopus, kurie yra žinomi kaip interferometrija.
Norėdami sukurti didelės skiriamosios gebos radijo teleskopą, jūs negalite tiesiog pastatyti didžiulį radijo indą. Jums prireiks daugiau nei 10 kilometrų skersmens patiekalo. Net didžiausias radijo aparatas - Kinijos FAST teleskopas - yra tik 500 metrų. Taigi, užuot pastatę vieną didelį patiekalą, jūs pastatote dešimtis ar šimtus mažesnių patiekalų, kurie gali veikti kartu. Tai panašu į tai, kad vietoj viso daikto būtų naudojamos tik didžiojo veidrodžio dalys. Jei tai padarytumėte optiniu teleskopu, vaizdas būtų ne toks ryškus, bet beveik toks pat aštrus.
Bet tai nėra taip paprasta, kaip pastatyti daugybę mažų antenų indų. Vienu teleskopu šviesa iš tolimo objekto patenka į teleskopą ir veidrodis arba objektyvas sufokusuojamas ant detektoriaus. Šviesa, kuri tuo pačiu metu paliko objektą, tuo pačiu metu pasiekia detektorių, taigi jūsų vaizdas yra sinchronizuotas. Kai turite daugybę radijo indų, kurių kiekvienas turi savo detektorių, jūsų objekto šviesa pasieks kai kuriuos antenos detektorius greičiau nei kiti. Jei tiesiog sujungtumėte visus savo duomenis, kiltų nesąmonė. Čia atsiranda interferometrija.
Kiekviena antena jūsų masyve stebi tą patį objektą, ir kaip jie daro, jie labai tiksliai žymi stebėjimo laiką. Tokiu būdu jūs turite dešimtis ar šimtus duomenų srautų, kurių kiekvienas turi unikalius laiko ženklus. Iš laiko žymų visus duomenis galite sinchronizuoti. Jei žinote, kad lėkštelė B gaunama 2 mikrosekundės po patiekalo A, žinote, kad signalas B turi būti perkeltas į priekį 2 mikrosekundėmis, kad būtų sinchronizuotas.
Matematika tam tampa tikrai sudėtinga. Norėdami, kad interferometrija veiktų, turite žinoti laiko skirtumą tarp kiekvienos antenos indų poros. 5 patiekalams, kuriuos sudaro 15 porų. Bet VLA turi 27 aktyvius patiekalus arba 351 porą. ALMA turi 66 patiekalus, kurie sudaro 2145 poras. Ne tik tai, kad Žemė sukasi jūsų objekto pasislinkimo link antenos lėkščių atžvilgiu, o tai reiškia, kad laikas tarp signalų keičiasi stebint. Norėdami koreliuoti signalus, turite visa tai sekti. Tai atliekama naudojant specializuotą superkompiuterį, vadinamą koreliatoriumi. Jis yra specialiai sukurtas atlikti šį vieną skaičiavimą. Būtent koreliatorius leidžia dešimtims antenų indų veikti kaip vienas teleskopas.
Norint patobulinti ir patobulinti radijo interferometriją, prireikė dešimtmečių, tačiau ji tapo įprasta radijo astronomijos priemone. Nuo VLA inauguracijos 1980 m. Iki pirmosios ALMA šviesos 2013 m., Interferometrija mums suteikė nepaprastai aukštos skiriamosios gebos vaizdus. Technika dabar tokia galinga, kad ją galima naudoti sujungti teleskopus visame pasaulyje.
2009 m. Radijo observatorijos visame pasaulyje sutarė kartu įgyvendinti ambicingą projektą. Jie panaudojo interferometriją, kad sujungtų savo teleskopus, kad sukurtų virtualų teleskopą, kurio plotis yra kaip planeta. Jis yra žinomas kaip „Event Horizon“ teleskopas, o 2019 m. Jis mums pateikė pirmąjį juodosios skylės vaizdą.
Naudodamiesi komandos darbu ir interferometrija, dabar galime ištirti vieną paslaptingiausių ir ekstremaliausių objektų Visatoje.
