การสังเกตการณ์ด้วยคลื่นวิทยุและซับมิลลิเมตร
การสังเกตการณ์ด้วยคลื่นวิทยุและซับมิลลิเมตรตรวจจับรังสีคอสมิกที่มีความยาวคลื่นยาวที่สุดโดยใช้จานเดี่ยวและอาร์เรย์แบบอินเตอร์เฟอโรเมตริก เพื่อสำรวจก๊าซเย็น สนามแม่เหล็ก และการแผ่รังสีแบบไม่ใช้ความร้อน
Definition
การสังเกตการณ์ด้วยคลื่นวิทยุและซับมิลลิเมตรคือการตรวจจับและสร้างภาพรังสีจากวัตถุบนท้องฟ้าที่ความยาวคลื่นตั้งแต่ประมาณหนึ่งมิลลิเมตรไปจนถึงหลายเมตร โดยใช้เสาอากาศ และบ่อยครั้งใช้อาร์เรย์แบบอินเตอร์เฟอโรเมตริกเพื่อให้ได้ความละเอียดสูง
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมการสังเกตการณ์ที่ความยาวคลื่นวิทยุและซับมิลลิเมตร รวมถึงกล้องโทรทรรศน์จานเดี่ยว ตัวรับสัญญาณแบบเฮเทอโรไดน์และโบโลเมตริก และเทคนิคอินเตอร์เฟอโรเมตรีและการสังเคราะห์รูรับแสงที่รวมเสาอากาศหลายตัวเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ความละเอียดเชิงมุมสูง นอกจากนี้ยังกล่าวถึงกระบวนการทางกายภาพที่สามารถเข้าถึงได้ในย่านความถี่นี้ เช่น การแผ่รังสีซิงโครตรอน การแผ่รังสีความร้อนจากฝุ่น และการเปลี่ยนผ่านของเส้นสเปกตรัมของอะตอมและโมเลกุล
Core questions
- อินเตอร์เฟอโรเมตรีและการสังเคราะห์รูรับแสงบรรลุความละเอียดเชิงมุมสูงจากอาร์เรย์ของเสาอากาศได้อย่างไร?
- กระบวนการแผ่รังสีใดที่โดดเด่นในย่านความยาวคลื่นวิทยุและซับมิลลิเมตร?
- เส้นสเปกตรัม เช่น เส้น 21 เซนติเมตร และการเปลี่ยนผ่านของโมเลกุล ถูกสังเกตและตีความอย่างไร?
- อะไรคือความแตกต่างระหว่างการตรวจจับแบบเฮเทอโรไดน์กับการตรวจจับแบบต่อเนื่องในย่านความถี่นี้?
Key theories
- อินเตอร์เฟอโรเมตรีแบบสังเคราะห์รูรับแสง
- การรวมสัญญาณจากเสาอากาศคู่หนึ่งจะสุ่มตัวอย่างโครงสร้างเชิงพื้นที่ของแหล่งกำเนิด และฐานเส้นหลายเส้นรวมกันจะสังเคราะห์ภาพที่มีความละเอียดเทียบเท่ากับกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่เท่ากับขอบเขตของอาร์เรย์
- การแผ่รังสีซิงโครตรอนและความร้อน
- คลื่นวิทยุต่อเนื่องส่วนใหญ่เกิดจากการแผ่รังสีซิงโครตรอนของอิเล็กตรอนสัมพัทธภาพในสนามแม่เหล็ก ในขณะที่คลื่นซับมิลลิเมตรส่วนใหญ่เกิดจากการแผ่รังสีความร้อนจากฝุ่นเย็น
Clinical relevance
ข้อมูลจากคลื่นวิทยุและซับมิลลิเมตรเผยให้เห็นเมฆโมเลกุลเย็นและการก่อตัวของดาวฤกษ์ ไฮโดรเจนที่เป็นกลางซึ่งบ่งชี้พลวัตของกาแล็กซี พัลซาร์และนิวเคลียสดาราจักรกัมมันต์ และพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล ซึ่งเสริมสิ่งที่ความยาวคลื่นสั้นกว่าสามารถแสดงได้
History
การตรวจจับการแผ่รังสีวิทยุจากกาแล็กซีของ Jansky ในปี 1932 ได้ก่อตั้งสาขาดาราศาสตร์วิทยุขึ้นมา การพัฒนาอินเตอร์เฟอโรเมตรีแบบสังเคราะห์รูรับแสงโดย Ryle และคณะในเวลาต่อมา รวมถึงอาร์เรย์คลื่นมิลลิเมตรและซับมิลลิเมตรในภายหลัง ได้นำมาซึ่งการสร้างภาพความละเอียดสูงในย่านความถี่นี้
Related topics
Seminal works
- thompson2017
- wilson2013
- lena2012
Frequently asked questions
- ทำไมกล้องโทรทรรศน์วิทยุจึงต้องมีขนาดใหญ่มากหรือใช้อาร์เรย์?
- ความละเอียดเชิงมุมขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของความยาวคลื่นต่อรูรับแสง เนื่องจากความยาวคลื่นวิทยุยาว จึงจำเป็นต้องใช้จานขนาดใหญ่มากหรืออาร์เรย์ของเสาอากาศที่กระจายตัวอยู่หลายกิโลเมตรเพื่อแยกแยะรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ
- เส้น 21 เซนติเมตรคืออะไร?
- เป็นเส้นสเปกตรัมวิทยุที่ปล่อยออกมาจากไฮโดรเจนที่เป็นกลางที่ความยาวคลื่น 21 เซนติเมตร ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำแผนที่การกระจายตัวและการเคลื่อนที่ของก๊าซไฮโดรเจนในกาแล็กซี