Rádio Telescópios e Interferometria
Rádio telescópios e interferometria detectam e combinam a emissão de ondas de rádio do cosmos, utilizando grandes antenas e arranjos para alcançar sensibilidades e resoluções angulares muito além das de uma única antena.
Definition
A instrumentação de rádio astronomia compreende as antenas, receptores e sistemas de combinação de sinais usados para observar radiação eletromagnética de aproximadamente um centímetro a dezenas de metros de comprimento de onda, incluindo interferômetros que sintetizam o poder de resolução de uma abertura muito maior.
Scope
Esta área abrange as antenas e refletores que coletam ondas de rádio, os receptores de baixo ruído que amplificam e detectam sinais fracos, os princípios da síntese de abertura pelos quais arranjos de antenas formam imagens de alta resolução, e a interferometria de linha de base muito longa que conecta antenas através de continentes para obter as imagens mais nítidas em astronomia.
Sub-topics
Core questions
- Como os sinais de rádio fracos são coletados e amplificados acima do ruído do receptor?
- Como a combinação de sinais de antenas separadas melhora a resolução angular?
- O que é síntese de abertura e como ela forma uma imagem?
- Como antenas em todo o globo podem atuar como um único telescópio?
Key theories
- Interferometria e o teorema de van Cittert-Zernike
- Correlacionar os sinais de um par de antenas mede um componente de Fourier do brilho do céu, de modo que um arranjo que amostra muitas linhas de base pode reconstruir uma imagem, uma relação formalizada pelo teorema de van Cittert-Zernike.
- Síntese de abertura
- Ao usar a rotação da Terra e muitos pares de antenas para preencher o plano de frequência espacial, um arranjo sintetiza a resolução de uma abertura tão grande quanto sua linha de base mais longa.
- Temperatura do sistema e sensibilidade
- A sensibilidade de rádio é governada pela temperatura do sistema, largura de banda e tempo de integração, motivando receptores de baixo ruído resfriados e grandes áreas de coleta.
Clinical relevance
A instrumentação de rádio abriu uma janela para pulsares, a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, masers, núcleos galácticos ativos e o gás frio das galáxias; arranjos interferométricos agora fornecem imagens de miliarcsegundos que resolvem os ambientes de buracos negros.
History
Jansky detectou a emissão de rádio cósmica em 1932 e Reber construiu a primeira antena dedicada, mas o campo foi transformado pelo desenvolvimento da síntese de abertura por Ryle nas décadas de 1950 e 1960. Arranjos como o Very Large Array, ALMA e redes globais de linha de base muito longa agora dominam, sendo que as últimas produziram as primeiras imagens das sombras de buracos negros.
Key figures
- Karl Jansky
- Grote Reber
- Martin Ryle
Related topics
Seminal works
- thompson2017
- wilson2013
- burke2019
Frequently asked questions
- Por que os rádio telescópios são muito maiores que os telescópios ópticos?
- A resolução angular depende do tamanho da abertura medida em comprimentos de onda, e as ondas de rádio são muito mais longas que as ondas de luz, então uma antena de rádio deve ser enorme para igualar até mesmo um telescópio óptico modesto. A interferometria contorna isso combinando muitas antenas separadas para atuar como uma vasta abertura.
- Como um interferômetro cria uma imagem sem um único espelho grande?
- Cada par de antenas mede um componente de frequência espacial do céu. Ao usar muitos pares de antenas e permitir que a rotação da Terra varra as linhas de base, o arranjo amostra componentes suficientes para que uma transformada de Fourier reconstrua a imagem, uma técnica chamada síntese de abertura.