Kad astronomi runā par optisko teleskopu, viņi bieži piemin tā spoguļa izmēru. Tas ir tāpēc, ka jo lielāks ir jūsu spogulis, jo asāks var būt debesu skats. Tas ir pazīstams kā izšķirtspēja, un tas ir saistīts ar gaismas īpašību, kas pazīstama kā difrakcija. Kad gaisma iet caur atveri, piemēram, teleskopa atveri, tai būs tendence izkliedēties vai izkliedēties. Jo mazāks atvērums, jo vairāk gaismas izplatās, padarot jūsu attēlu neskaidrāku. Tāpēc lielāki teleskopi var uztvert asāku attēlu nekā mazāki.
Difrakcija nav atkarīga tikai no jūsu teleskopa lieluma, tā ir atkarīga arī no jūsu novērotā gaismas viļņa garuma. Jo garāks viļņa garums, jo vairāk gaismas izkliedējas dotajam atveres lielumam. Redzamās gaismas viļņa garums ir ļoti mazs, mazāks par metra miljono daļu. Bet radio gaismas viļņa garums ir tūkstoš reižu garāks. Ja vēlaties tvert tikpat asus attēlus kā optiskos teleskopus, jums ir nepieciešams radioteleskops, kas ir tūkstoš reižu lielāks par optisko. Par laimi, mēs varam izveidot tik lielus radioteleskopus, pateicoties tehnikai, kas pazīstama kā interferometrija.
Lai izveidotu augstas izšķirtspējas radioteleskopu, jūs vienkārši nevarat uzbūvēt milzīgu radio šķīvi. Jums būtu nepieciešams trauks, kas šķērso vairāk nekā 10 kilometrus. Pat lielākais radio trauks - Ķīnas FAST teleskops - ir tikai 500 metru plats. Tātad tā vietā, lai izveidotu vienu lielu trauku, jūs uzbūvējat desmitiem vai simtiem mazāku trauku, kas var darboties kopā. Tas ir nedaudz līdzīgi, ja visas lietas vietā tiek izmantotas tikai liela lielā spoguļa daļas. Ja jūs to izdarītu ar optisko teleskopu, attēls nebūtu tik spilgts, bet gandrīz tikpat ass.
Bet tas nav tik vienkārši, kā būvēt daudz mazu antenu trauku. Ar vienu teleskopu tālākā objekta gaisma nonāk teleskopā un spogulis vai objektīvs to fokusē uz detektoru. Gaisma, kas vienlaikus atstāja priekšmetu, vienlaikus nonāk detektorā, tāpēc jūsu attēls ir sinhronizēts. Ja jums ir radio šķīvju klāsts, katrs ar savu detektoru, objekta gaisma dažus antenu detektorus sasniegs ātrāk nekā citus. Ja jūs tikai apvienotu visus savus datus, jums rastos sajukums. Šeit nonāk interferometrija.
Katra antena jūsu masīvā novēro vienu un to pašu priekšmetu, un tāpat kā viņi katrs ļoti precīzi apzīmē novērošanas laiku. Tādā veidā jums ir desmitiem vai simtiem datu straumju, katrs ar unikāliem laika zīmogiem. No laika zīmogiem jūs varat visus datus atkal sinhronizēt. Ja jūs zināt, ka trauks B iegūst vienreizējas 2 mikrosekundes pēc trauka A, jūs zināt, ka signāls B jāpārvieto uz priekšu 2 mikrosekundēs, lai būtu sinhronizācijā.
Matemātika tam kļūst patiešām sarežģīta. Lai interferometrija darbotos, jums jāzina laika starpība starp katru antenu šķīvju pāri. 5 ēdieniem, kas ir 15 pāri. Bet VLA ir 27 aktīvi ēdieni vai 351 pāri. ALMA ir 66 trauki, kas veido 2145 pārus. Ne tikai tas, ka Zeme pagriež jūsu objekta nobīdes virzienu attiecībā pret antenas šķīvjiem, kas nozīmē, ka laiks starp signāliem mainās, kad veicat novērojumus. Jums tas viss ir jāseko līdzi, lai korelētu signālus. Tas tiek darīts ar specializētu superdatoru, kas pazīstams kā korelators. Tas ir īpaši paredzēts, lai veiktu šo vienu aprēķinu. Tas ir korelators, kas ļauj desmitiem antenu šķīvju darboties kā viens teleskops.
Radiointerferometrijas uzlabošanai un uzlabošanai vajadzēja gadu desmitiem, bet tas ir kļuvis par izplatītu radioastronomijas instrumentu. Sākot ar VLA inaugurāciju 1980. gadā līdz pirmajam ALMA apgaismojumam 2013. gadā, interferometrija mums ir devusi īpaši augstas izšķirtspējas attēlus. Tagad tehnika ir tik jaudīga, ka to var izmantot, lai savienotu teleskopus visā pasaulē.
Radio observatorijas visā pasaulē 2009. gadā vienojās sadarboties pie vērienīga projekta. Viņi izmantoja interferometriju, lai apvienotu savus teleskopus, lai izveidotu virtuālu teleskopu, kas ir tikpat liels kā planēta. Tas ir pazīstams kā Event Horizon teleskops, un 2019. gadā tas deva mums mūsu pirmo melnā cauruma attēlu.
Izmantojot komandas darbu un interferometriju, mēs tagad varam izpētīt vienu no visnoslēpumainākajiem un ekstrēmākajiem objektiem Visumā.
