Wie funktioniert ein Radiointerferometer?
Frage: Ich bin heute mit einem Freund (wir sind beide Ingenieure) durch die VLA gereist und wir haben uns beide gefragt, wie Radioteleskope funktionieren. Wir sind neugierig auf der Ebene von 25 Wörtern oder weniger, im Gegensatz zu einem tiefen und vollständigen Verständnis.
Kameras erfassen sichtbares Licht, einen bestimmten Bereich des Himmels, auf Film oder einen CCD-Chip. Mit anderen Worten, viele Pixel werden gleichzeitig erfasst.
Radioteleskope, würde ich denken, würden nur ein Pixel bei nur einer Frequenz (pro Antenne) erfassen. Um ein zweites Pixel zu erhalten, müssten Sie die Antenne nicht leicht bewegen? Wie halten Sie das Array so ausgerichtet, dass beide denselben Stern / dieselbe Galaxie betrachten? Welche Art von Auflösung kann man von einem Gericht und dann auch von allen bekommen? Vielen Dank! – Paul
Antwort: Tatsächlich arbeiten Radioteleskope auf zwei verschiedene Arten. Der einfachste Weg für ein Radioteleskop, astronomische Messungen durchzuführen, besteht darin, dass es in einem eigenständigen Modus betrieben wird. In diesem Modus sammelt das Radioteleskop Signale aus dem Weltraum wie ein einzelnes optisches Teleskop. Am Brennpunkt des Radioteleskops kann man entweder einen Detektor mit einem einzelnen Pixel oder einen mit mehreren Pixeln platzieren, ähnlich wie man CCD-Detektoren an den Brennpunkten optischer Teleskope platziert. Die zweite Möglichkeit, astronomische Messungen mit einem Radioteleskop durchzuführen, diesmal jedoch Messungen mit sehr hoher Auflösung, besteht darin, zwei oder mehr davon elektronisch zu verbinden, während sie in dieselbe Himmelsrichtung zeigen. So funktioniert die VLA mit einer Technik namens Interferometrie. Da ein Radioteleskop-Interferometer Messungen von jedem der Antennenpaare in einem Array gleichzeitig kombinieren kann, kann es eine sehr hochauflösende Messung eines bestimmten Punktes in der Brennebene des Radioteleskops durchführen. Durch die Kombination vieler Antennenpaare kann ein Bild eines bestimmten Punktes am Himmel erstellt werden. Eine sehr schöne Beschreibung und Grafik, die zeigt, wie ein Radioteleskop-Interferometer funktioniert, finden Sie auf Brian Koberleins Seite „How Does Interferometry Work“. Die Grafik, die zeigt, wie ein Radiointerferometerbild aufgebaut ist, ist eine besonders schöne Beschreibung, wie radiointerferometrische Bilder gemacht werden.
Die räumliche Auflösung, die man mit einem Radiointerferometer erreichen kann, hängt davon ab, wie weit die Antennen im Array voneinander entfernt angeordnet sind. Da wir Antennen in Abständen platzieren können, die so groß sind wie der Durchmesser der Erde (und weiter für Radioteleskope im Orbit), kann man räumliche Auflösungen von wenigen Mikrobogensekunden erreichen. Dies ist vergleichbar mit den wenigen Milli-Bogensekunden-Auflösungsbildern, die man mit optischen und Infrarot-Teleskopen erhalten kann. Die räumliche Auflösung, die ein einzelnes Radioteleskop erreichen kann, ist eine Funktion seines Durchmessers und der Frequenz, mit der die Messungen durchgeführt werden. Ein typisches Einzelantennen-Radioteleskop kann eine räumliche Auflösung von wenigen Bogensekunden erreichen.
Jeff Mangum