Come funziona un interferometro radio?

Domanda: Ho appena visitato il VLA oggi con un amico (entrambi siamo ingegneri) ed entrambi ci stavamo chiedendo come funzionano i radiotelescopi. Siamo curiosi al livello di 25 parole o meno, al contrario di una comprensione profonda e piena.

Telecamere catturare la luce visibile, una certa area di cielo, su pellicola o un chip CCD. In altre parole, un sacco di pixel vengono catturati in una sola volta.

I radiotelescopi, penso, catturerebbero solo un pixel a una sola frequenza (per antenna). Per ottenere un secondo pixel, non dovresti spostare leggermente l’antenna? Come si mantiene l’array allineato in modo che entrambi guardino la stessa stella/galassia? Che tipo di risoluzione puoi ottenere da un piatto e poi anche da tutti? Grazie mille! – Paul

Risposta: In effetti, i radiotelescopi operano in due modi diversi. Il modo più semplice per un radiotelescopio per effettuare misurazioni astronomiche è per esso di operare in modalità stand-alone. In questa modalità il radiotelescopio raccoglie i segnali dallo spazio proprio come un singolo telescopio ottico. Nel punto focale del radiotelescopio si può posizionare un rivelatore con un singolo pixel o uno con più pixel, proprio come il modo in cui si posizionano i rivelatori CCD nei punti focali dei telescopi ottici. Il secondo modo per effettuare misurazioni astronomiche con un radiotelescopio, ma questa volta per effettuare misurazioni ad altissima risoluzione, è quello di collegare due o più di essi elettronicamente facendoli puntare nella stessa direzione del cielo. Questo è il modo in cui il VLA funziona, utilizzando una tecnica chiamata interferometria. Poiché un interferometro radiotelescopio può combinare simultaneamente le misurazioni di ciascuna delle coppie di antenne in un array, può effettuare una misurazione ad altissima risoluzione di un punto specifico nel piano focale del radiotelescopio. Combinando molte coppie di antenne si può creare un’immagine di un punto specifico nel cielo. Per una descrizione molto bella e grafica che mostra come funziona un interferometro radiotelescopio, vedere la pagina “Come funziona l’interferometria” di Brian Koberlein. Il grafico che mostra come viene costruita un’immagine interferometrica radio è una descrizione particolarmente piacevole di come vengono realizzate le immagini interferometriche radio.

La risoluzione spaziale che si può raggiungere con un interferometro radio è una funzione di quanto ampiamente separate sono posizionate le antenne nell’array. Poiché possiamo posizionare antenne a separazioni grandi quanto il diametro della Terra (e più lontano per i radiotelescopi in orbita), si possono raggiungere risoluzioni spaziali fino a pochi micro-secondi d’arco. Ciò si confronta con le poche immagini di risoluzione milli-arcsecond che si possono ottenere con telescopi ottici e infrarossi. La risoluzione spaziale che un singolo radiotelescopio può raggiungere è una funzione del suo diametro e della frequenza con cui vengono effettuate le misurazioni. Un tipico radiotelescopio a antenna singola può raggiungere una risoluzione spaziale di pochi secondi d’arco.

Jeff Mangum