Waarom RadioTelescopen hebben zo'n slechte resolutie

? Radioastronomie heeft het bestaan ​​van pulsars , quasars en de microgolf achtergrond straling die het sterkste bewijs voor de oerknaltheorie biedt . Het is ook gebruikt om te kijken naar de distributie en samenstelling van de grote wolken materiaal tussen de sterren . Geen van deze dingen zijn mogelijk met optische astronomie. Maar radioastronomie kan ook frustrerend zijn, omdat de beelden die hij maakt zijn veel minder gedetailleerd dan beelden van optische telescopen . Dit is niet te wijten aan gebreken in radiotelescopen ; het gevolg van de fysieke aard van het beeldvormingsproces . Diffractie

Ieder schoolkind leert dat licht reist in een rechte lijn , en dat is waar - tot op zekere hoogte . Maar als je de helft van een lichtbundel met een mes te blokkeren kijk dan heel goed naar de schaduw die het produceert op een scherm , zult u iets ongewoons ziet . Als licht reist alleen in een rechte lijn zou je verwachten dat de helft van het scherm boven het mes rand gelijkmatig licht en de helft onder de rand gelijkmatig donker te zijn . In plaats daarvan , een beetje licht kruipt in de donkere helft en een beetje duisternis maakt zijn weg naar de lichte helft . Licht - en andere vormen van elektromagnetische straling , zoals radiogolven - buigt een beetje als het een rand raakt . Dat buigen effect heet diffractie.
Diffractie en Resolutie

Diffractie is er altijd . Normaal gesproken kun je het niet zien omdat er zoveel licht rond die verschillende diffractie patronen uitmiddelen , maar als je het licht richten de diffractie wordt onthuld . Een punt van licht zal niet richten op een perfecte punt, maar een wazige vlek omringd door fading ringen . Dat heet de diffractie plaatse of soms de " Airy disk . "

Twee factoren bepalen hoe groot deze schijf is : de diameter van de spiegel of lens en de golflengte van de elektromagnetische straling . Hoe groter dat diffractie plek , het beeld dat de minder gedetailleerd . Grote diffractie plekken overlappen elkaar, zodat je niet kunt maken uit kleine elementen . Astronomen meestal kwantificeren vervaging in termen van de hoekige resolutie van een telescoop . Een telescoop kan geen onderscheid twee plekken die dichterbij zijn dan zijn hoekige resolutie . De hoekresolutie van een telescoop evenredig met de golflengte gedeeld door de diameter . Andere factoren kunnen de hoekige resolutie erger te maken, maar nooit beter .
Licht en radio
De radiotelescoop is veel groter dan een optische telescoop , maar de resolutie is armer .

Licht en radiogolven zijn beide vormen van elektromagnetische straling ; het enige verschil is de golflengte en frequentie . Dus ze beiden gedragen op precies dezelfde manier . Een typische golflengte van het licht is ongeveer 500 nanometer , of 500 miljardste van een meter . De grootste optische telescopen zijn ongeveer 10 meter in diameter , dus ze hebben een hoekige resolutie van ongeveer 5 x 10 ^ ( -8 ) radialen , of ongeveer 0,01 boogseconden .

Radiogolven hebben een veel grotere golflengte . Voor de toepassing van radio- astronomie , het bereik van ongeveer 10 meter tot ongeveer 1 centimeter . De grootste radiotelescoop is ongeveer 300 meter in diameter , dus zijn hoekige resolutie is overal van 0,03 radialen naar 0,00003 radialen , of ongeveer 6000-6 boogseconden . Hoe groter de hoekige resolutie , hoe vager het beeld ; beelden van de grootste radiotelescoop zijn minstens 600 keer vager dan beelden van de grootste optische telescopen .
hogere resolutie
combineren output van vele gescheiden telescopen verbetert de resolutie.

zoals je kunt zien aan de hoekige resolutie vergelijking, de enige manier om een betere resolutie te krijgen is om de telescoop groter te maken . Grote radiotelescopen zijn zeer moeilijk op te bouwen , dus dat is niet echt een optie . In plaats daarvan , radio astronomen combineren de metingen van verschillende radiotelescopen samen in een techniek genaamd interferometrie . Als je perfect combineren de output van twee telescopen op 500 meter van elkaar , gedragen zij zich als een telescoop 500 meter in diameter. Hoe verder de telescopen , hoe beter de resolutie . Helaas , het verder uit elkaar de telescopen , hoe moeilijker het is om hun beelden te combineren - . Maar de huidige radio- astronomen doen dit de hele tijd

Zelfs zo , de resolutie is nog beperkt. Als u op zoek bent naar 10 - meter radiogolven en u de output van twee radiotelescopen volledig over de Aarde combineren van elkaar krijg je slechts een resolutie van ongeveer 0,2 boogseconden - ongeveer 20 keer erger dan de beste optische telescopen <. br >