כאשר אסטרונומים מדברים על טלסקופ אופטי, הם מזכירים לעיתים קרובות את גודל המראה שלה. הסיבה לכך היא שככל שהמראה שלך גדולה יותר, כך יכולה להיות השקפה החדה יותר שלך כלפי השמים. זה מכונה פתרון כוח וזה נובע מאפיין של אור המכונה דיפרקציה. כאשר האור עובר דרך פתח, כמו פתיחת הטלסקופ, הוא יטה להתפשט או להיפרע. ככל שהפתח קטן יותר, כך האור מתפשט והופך את התמונה למטשטשת יותר. זו הסיבה שטלסקופים גדולים יותר יכולים לתפוס תמונה חדה יותר מזו הקטנה יותר.
העקירה לא תלויה רק בגודל הטלסקופ שלך, זה תלוי גם באורך הגל של האור שאתה צופה בו. ככל שאורך הגל ארוך יותר, כך אור משתרע יותר בגודל פתיחה נתון. אורך הגל של האור הנראה קטן מאוד, פחות ממיליון המטר. אבל לאור הרדיו אורך גל ארוך פי אלף. אם אתה רוצה לצלם תמונות חדות כמו תמונות של טלסקופים אופטיים, אתה זקוק לטלסקופ רדיו גדול פי אלף מאשר לתמונה אופטית. למרבה המזל, אנו יכולים לבנות טלסקופים רדיו גדולים כל כך בזכות טכניקה המכונה אינטרפרומטריה.
כדי לבנות טלסקופ רדיו ברזולוציה גבוהה, אינך יכול פשוט לבנות צלחת רדיו ענקית. תזדקק למנה של יותר מעשרה קילומטרים. אפילו צלחת הרדיו הגדולה ביותר, הטלסקופ המהיר של סין, נמצאת 500 מטר בלבד. אז במקום לבנות מנה אחת גדולה אחת, אתם בונים עשרות או מאות כלים קטנים יותר שיכולים לעבוד יחד. זה קצת כמו להשתמש רק בחלקים ממראה גדולה נהדרת במקום כל העניין. אם היית עושה זאת באמצעות טלסקופ אופטי, התמונה שלך לא תהיה בהירה יותר, אבל היא תהיה חדה כמעט כמוהה.
אבל זה לא פשוט כמו לבנות המון כלים אנטנה קטנים. בעזרת טלסקופ יחיד האור מחפץ מרוחק נכנס לטלסקופ וממוקד על ידי המראה או העדשה על גלאי. האור שהשאיר את האובייקט בו זמנית מגיע לגלאי באותו זמן, כך שהתמונה שלך מסונכרנת. כשיש לך מגוון כלים לרדיו, לכל אחד מהם גלאי משלהם, האור מהחפץ שלך יגיע לגלאי אנטנות מוקדם יותר מאחרים. אם פשוט היית משלב את כל הנתונים שלך היה לך בלגן מעורבל. כאן נכנס אינטרפרומטריה.
כל אנטנה במערך שלך מתבוננת באותו אובייקט, וכמו כן הם כל אחד מסמן את זמן התצפית בצורה מדויקת מאוד. בדרך זו יש לך עשרות או מאות זרמי נתונים, שלכל אחד מהם חותמות זמן ייחודיות. מלוחות הזמנים תוכלו להחזיר את כל הנתונים לסנכרון. אם אתה יודע שמנה B מקבלת 2 מיקרו-שניות בודדות אחרי מנה A, אתה יודע שיש להזיז את האות B קדימה 2 מיקרו-שניות כדי להיות מסונכרנים.
המתמטיקה לכך מסתבכת ממש. על מנת שהאינטרפרומטריה תעבוד, צריך לדעת את הפרש הזמן בין כל זוג צלחות אנטנה. עבור 5 מנות שהם 15 זוגות. אבל ל- VLA 27 מנות פעילות או 351 זוגות. ל- ALMA 66 מנות, מה שמאפשר ל -2,145 זוגות. לא רק זאת, מכיוון שכדור הארץ מסתובב כיוון האובייקט שלך נע יחסית לכלי האנטנה, מה שאומר שהזמן בין האותות משתנה בזמן שאתה מבצע תצפיות. אתה צריך לעקוב אחר כל זה כדי לתאם בין האותות. זה נעשה באמצעות מחשב-על מיוחד המתמחה כמתאם. הוא תוכנן במיוחד כדי לבצע חישוב זה. המתאם הוא שמאפשר לעשרות כלי אנטנה לפעול כטלסקופ יחיד.
לקח עשרות שנים לשכלל ולשפר את האינטרפרומטריה הרדיו, אך הוא הפך לכלי נפוץ לאסטרונומיה ברדיו. החל מחנוכת ה- VLA בשנת 1980 לאור הראשון של ALMA בשנת 2013, האינטרפרומטריה העניקה לנו תמונות ברזולוציה גבוהה במיוחד. הטכניקה כה עוצמתית עד שניתן להשתמש בה לחיבור טלסקופים בכל רחבי העולם.
בשנת 2009 מצפי רדיו ברחבי העולם הסכימו לעבוד יחד על פרויקט שאפתני. הם השתמשו באינטרפרומטריה כדי לשלב את הטלסקופים שלהם כדי ליצור טלסקופ וירטואלי גדול כמו כוכב לכת. הוא ידוע בשם טלסקופ Event Horizon, ובשנת 2019 הוא נתן לנו את הדימוי הראשון שלנו של חור שחור.
בעזרת עבודת צוות ואינטרפרומטריה, אנו יכולים כעת ללמוד את אחד האובייקטים המסתוריים והקיצוניים ביקום.
