Când astronomii vorbesc despre un telescop optic, ei menționează adesea dimensiunea oglinzii sale. Acest lucru se datorează faptului că cu cât oglinda este mai mare, cu atât este mai clară viziunea asupra cerurilor. Este cunoscută sub numele de putere de rezolvare și se datorează unei proprietăți de lumină cunoscută sub numele de difracție. Când lumina trece printr-o deschidere, cum ar fi deschiderea telescopului, aceasta va tinde să se răspândească sau să difuzeze. Cu cât deschiderea este mai mică, cu atât lumina se răspândește, ceea ce face ca imaginea dvs. să fie mai încețoșată. Acesta este motivul pentru care telescoapele mai mari pot capta o imagine mai clară decât cele mai mici.
Difracția nu depinde doar de dimensiunea telescopului, ci depinde și de lungimea de undă a luminii pe care o observați. Cu cât lungimea de undă este mai lungă, cu atât se difuzează mai multă lumină pentru o dimensiune de deschidere dată. Lungimea de undă a luminii vizibile este foarte mică, cu o lungime mai mică de o milionime de metru. Dar lumina radio are o lungime de undă care este de o mie de ori mai lungă. Dacă doriți să capturați imagini la fel de ascuțite ca cele ale telescoapelor optice, aveți nevoie de un radiotelescop de o mie de ori mai mare decât unul optic. Din fericire, putem construi radiotelescoape atât de mult datorită unei tehnici cunoscute sub numele de interferometrie.
Pentru a construi un telescop radio de înaltă rezoluție, nu puteți construi pur și simplu un platou imens. Ai avea nevoie de o farfurie la peste 10 kilometri. Chiar și cel mai mare platou radio, telescopul FAST din China, se află la doar 500 de metri. Deci, în loc să construiți o singură farfurie mare, construiți zeci sau sute de feluri de mâncare mai mici, care pot lucra împreună. Este cam ca să folosești doar părți dintr-o oglindă mare, în loc de totul. Dacă ați face acest lucru cu un telescop optic, imaginea dvs. nu ar fi la fel de strălucitoare, dar ar fi aproape la fel de accentuată.
Dar nu este la fel de simplu ca să construiești multe mici antene. Cu un singur telescop, lumina de la un obiect îndepărtat intră pe telescop și este focalizată de oglindă sau lentilă pe un detector. Lumina care a lăsat obiectul în același timp ajunge la detector în același timp, astfel încât imaginea dvs. este în sincronizare. Când aveți o serie de antene radio, fiecare cu propriul detector, lumina de la obiectul dvs. va ajunge la unele detectoare de antenă mai devreme decât altele. Dacă ai combinat toate datele tale, ai avea o încurcătură. Aici intervine interferometria.
Fiecare antenă din tabloul tău observă același obiect și, la fel ca acestea, fiecare marchează timpul observației foarte precis. În acest fel, aveți zeci sau sute de fluxuri de date, fiecare cu timpe-uri unice. Din timestamps, puteți pune toate datele din nou în sincronizare. Dacă știți că vasul B primește o singură 2 microsecunde după vasul A, știți că semnalul B trebuie să fie îndreptat în față 2 microsecunde pentru a fi sincronizat.
Matematica pentru asta se complică cu adevărat. Pentru ca interferometria să funcționeze, trebuie să știți diferența de timp dintre fiecare pereche de antene. Pentru 5 feluri de mâncare, care sunt 15 perechi. Dar VLA are 27 de preparate active sau 351 de perechi. ALMA are 66 de feluri de mâncare, ceea ce face pentru 2.145 de perechi. Nu numai că, întrucât Pământul rotește direcția obiectului tău se schimbă în raport cu vasele antenei, ceea ce înseamnă că timpul dintre semnale se schimbă pe măsură ce faci observații. Trebuie să urmăriți toate acestea pentru a corela semnalele. Acest lucru se realizează cu un supercomputer specializat cunoscut sub numele de corelator. Este conceput special pentru a face acest singur calcul. Este corelatorul care lasă zeci de antene de antenă să acționeze ca un singur telescop.
A fost nevoie de zeci de ani pentru a perfecționa și a îmbunătăți interferometria radio, dar a devenit un instrument comun pentru astronomia radio. De la inaugurarea VLA în 1980 până la prima lumină a ALMA în 2013, interferometria ne-a oferit imagini extraordinar de înalte rezoluții. Tehnica este acum atât de puternică încât poate fi folosită pentru conectarea telescoapelor din întreaga lume.
În 2009, observatoarele radio din întreaga lume au convenit să lucreze împreună la un proiect ambițios. Au folosit interferometria pentru a combina telescoapele pentru a crea un telescop virtual la fel de mare ca o planetă. Este cunoscut sub numele de Event Horizon Telescope, iar în 2019 ne-a oferit prima noastră imagine a unei găuri negre.
Cu munca în echipă și interferometrie, putem studia acum unul dintre cele mai misterioase și extreme obiecte din univers.
