Comment fonctionne un Interféromètre Radio ?

Question: Je viens de visiter la VLA aujourd’hui avec un ami (nous sommes tous les deux ingénieurs) et nous nous demandions tous les deux comment fonctionnent les radiotélescopes. Nous sommes curieux au niveau de 25 mots ou moins, par opposition à une compréhension profonde et complète.

Les caméras capturent la lumière visible, une certaine zone du ciel, sur film ou sur une puce CCD. En d’autres termes, beaucoup de pixels sont capturés à la fois.

Les radiotélescopes, je pense, ne captureraient qu’un pixel à une seule fréquence (par antenne). Pour obtenir un deuxième pixel, n’auriez-vous pas à déplacer légèrement l’antenne? Comment gardez-vous le tableau aligné pour qu’ils regardent tous les deux la même étoile / galaxie? Quel genre de résolution pouvez-vous obtenir d’un plat et ensuite de tous? Merci beaucoup! – Paul

Réponse: En fait, les radiotélescopes fonctionnent de deux manières différentes. Le moyen le plus simple pour un radiotélescope de faire des mesures astronomiques est de fonctionner en mode autonome. Dans ce mode, le radiotélescope collecte les signaux de l’espace comme un seul télescope optique. Au point focal du radiotélescope, on peut placer soit un détecteur avec un seul pixel, soit un détecteur avec plusieurs pixels, un peu comme on place des détecteurs CCD aux points focaux des télescopes optiques. La deuxième façon de faire des mesures astronomiques avec un radiotélescope, mais cette fois pour faire des mesures à très haute résolution, est d’en connecter deux ou plusieurs électroniquement tout en les faisant pointer dans la même direction du ciel. C’est ainsi que fonctionne la VLA, en utilisant une technique appelée interférométrie. Comme un interféromètre de radiotélescope peut combiner simultanément des mesures de chacune des paires d’antennes d’un réseau, il peut effectuer une mesure à très haute résolution d’un point spécifique dans le plan focal du radiotélescope. En combinant plusieurs paires d’antennes, on peut créer une image d’un point spécifique du ciel. Pour une très belle description et un graphique montrant le fonctionnement d’un interféromètre radiotélescope, voir la page « Comment fonctionne l’interférométrie » de Brian Koberlein. Le graphique qui montre comment une image interférométrique radio est construite est une description particulièrement agréable de la façon dont les images interférométriques radio sont fabriquées.

La résolution spatiale que l’on peut atteindre avec un interféromètre radio est fonction de la distance entre les antennes du réseau. Comme nous pouvons placer des antennes à des séparations aussi grandes que le diamètre de la Terre (et plus loin pour les radiotélescopes en orbite), on peut atteindre des résolutions spatiales aussi élevées que quelques micro-secondes d’arc. Cela se compare aux quelques images de résolution de milli-seconde d’arc que l’on peut obtenir avec les télescopes optiques et infrarouges. La résolution spatiale qu’un seul radiotélescope peut atteindre est fonction de son diamètre et de la fréquence à laquelle les mesures sont effectuées. Un radiotélescope à antenne unique typique peut atteindre une résolution spatiale de quelques secondes d’arc.

Jeff Mangum