電波・サブミリ波観測

電波・サブミリ波観測は、単一アンテナや干渉計アレイを用いて最長波長の宇宙放射を検出し、低温ガス、磁場、非熱的放射を探査する。

Definition

電波・サブミリ波観測とは、アンテナ、そしてしばしば高分解能を得るために干渉計アレイを用いて、およそミリメートルから数メートルにわたる波長の天体放射を検出・画像化することである。

Scope

このトピックでは、単一アンテナ望遠鏡、ヘテロダイン受信機およびボロメータ受信機、そして高角度分解能を達成するために多数のアンテナを組み合わせる干渉法および開口合成を含む、電波およびサブミリ波長での観測を扱う。また、シンクロトロン放射、熱的ダスト放射、原子および分子のスペクトル線遷移など、この領域でアクセス可能な物理過程についても述べる。

Core questions

• 干渉法と開口合成は、アンテナアレイからどのようにして高い角度分解能を達成するのか？
• 電波・サブミリ波長で支配的な放射過程は何か？
• 21cm線や分子遷移などのスペクトル線はどのように観測され、解釈されるのか？
• この領域におけるヘテロダイン検出と連続波検出の違いは何か？

Key theories

開口合成干渉法

アンテナのペアからの信号を組み合わせることで、光源の空間構造をサンプリングし、多くの基線が一緒になって、アレイの広がりと同じ大きさの望遠鏡の分解能を持つ画像を合成する。

シンクロトロン放射と熱的放射

電波連続波は主に磁場中の相対論的電子からのシンクロトロン放射に起因し、サブミリ波は低温ダストからの熱的放射が支配的である。

Clinical relevance

電波・サブミリ波データは、低温分子雲と星形成、銀河のダイナミクスを追跡する中性水素、パルサーと活動銀河核、そして宇宙マイクロ波背景放射を明らかにし、短波長で示されるものを補完する。

History

1932年のヤンスキーによる銀河電波放射の検出が電波天文学を創始し、その後、ライルらによる開口合成干渉法の開発、そして後のミリ波・サブミリ波アレイによって、この領域全体で高分解能画像化が可能になった。

Seminal works

• thompson2017
• wilson2013
• lena2012

Frequently asked questions

なぜ電波望遠鏡は非常に大きいか、アレイを使用する必要があるのですか？

角度分解能は波長と開口径の比に依存します。電波の波長は長いため、微細な構造を分解するには、非常に大きなアンテナや、数キロメートルにわたって広がるアンテナアレイが必要です。

21cm線とは何ですか？

これは、中性水素が21センチメートル波長で放出する電波スペクトル線であり、銀河における水素ガスの分布と運動をマッピングするために広く使用されています。