Радио- и субмиллиметровые наблюдения

Радио- и субмиллиметровые наблюдения позволяют детектировать космическое излучение с наибольшей длиной волны с использованием одиночных антенн и интерферометрических решеток, исследуя холодный газ, магнитные поля и нетепловое излучение.

Definition

Радио- и субмиллиметровые наблюдения — это обнаружение и визуализация небесного излучения на длинах волн от примерно миллиметра до многих метров с использованием антенн и, часто, интерферометрических решеток для достижения высокого разрешения.

Scope

Эта тема охватывает наблюдения в радио- и субмиллиметровом диапазонах длин волн, включая однозеркальные телескопы, гетеродинные и болометрические приемники, а также интерферометрию и синтез апертуры, которые объединяют множество антенн для достижения высокого углового разрешения. В ней рассматриваются физические процессы, доступные в этом режиме, такие как синхротронное излучение, тепловое излучение пыли и спектральные переходы атомов и молекул.

Core questions

• Как интерферометрия и синтез апертуры достигают высокого углового разрешения с помощью антенных решеток?
• Какие процессы излучения доминируют на радио- и субмиллиметровых длинах волн?
• Как наблюдаются и интерпретируются спектральные линии, такие как линия 21 см и молекулярные переходы?
• Что отличает гетеродинное детектирование от непрерывного в этом режиме?

Key theories

Интерферометрия с синтезом апертуры

Объединение сигналов от пар антенн позволяет исследовать пространственную структуру источника, а множество баз вместе синтезируют изображение с разрешением телескопа, равного по размеру всей решетке.

Синхротронное и тепловое излучение

Радиоконтинуум в значительной степени обусловлен синхротронным излучением релятивистских электронов в магнитных полях, тогда как в субмиллиметровом диапазоне доминирует тепловое излучение от холодной пыли.

Clinical relevance

Радио- и субмиллиметровые данные позволяют выявить холодные молекулярные облака и процессы звездообразования, нейтральный водород, отслеживающий динамику галактик, пульсары и активные ядра галактик, а также космический микроволновый фон, дополняя информацию, получаемую на более коротких длинах волн.

History

Обнаружение Янским галактического радиоизлучения в 1932 году положило начало радиоастрономии; последующее развитие интерферометрии с синтезом апертуры Райлом и другими, а затем миллиметровых и субмиллиметровых решеток обеспечило получение изображений высокого разрешения в этом диапазоне.

Seminal works

• thompson2017
• wilson2013
• lena2012

Frequently asked questions

Почему радиотелескопы должны быть такими большими или использовать решетки?

Угловое разрешение зависит от отношения длины волны к апертуре; поскольку радиоволны имеют большую длину, для разрешения мелких деталей требуются очень большие антенны или решетки антенн, расположенные на протяжении километров.

Что такое линия 21 см?

Это радиоспектральная линия, излучаемая нейтральным водородом на длине волны 21 сантиметр, широко используемая для картирования распределения и движения водородного газа в галактиках.