Quan sát sóng vô tuyến và sóng dưới milimet

Quan sát sóng vô tuyến và sóng dưới milimet phát hiện bức xạ vũ trụ có bước sóng dài nhất bằng cách sử dụng các đĩa đơn và mảng giao thoa, thăm dò khí lạnh, từ trường và phát xạ phi nhiệt.

Definition

Quan sát sóng vô tuyến và sóng dưới milimet là việc phát hiện và tạo ảnh bức xạ thiên thể ở các bước sóng từ khoảng một milimet đến nhiều mét, sử dụng ăng-ten và, thường xuyên, các mảng giao thoa để đạt được độ phân giải cao.

Scope

Chủ đề này bao gồm quan sát ở bước sóng vô tuyến và dưới milimet, bao gồm kính thiên văn đĩa đơn, bộ thu heterodyne và bolometric, cũng như giao thoa kế và tổng hợp khẩu độ kết hợp nhiều ăng-ten để đạt được độ phân giải góc cao. Nó đề cập đến các quá trình vật lý có thể tiếp cận trong chế độ này, chẳng hạn như phát xạ synchrotron, phát xạ bụi nhiệt và chuyển đổi vạch phổ của nguyên tử và phân tử.

Core questions

• Giao thoa kế và tổng hợp khẩu độ đạt được độ phân giải góc cao từ các mảng ăng-ten như thế nào?
• Những quá trình phát xạ nào chiếm ưu thế ở bước sóng vô tuyến và dưới milimet?
• Các vạch phổ như vạch 21 cm và các chuyển đổi phân tử được quan sát và giải thích như thế nào?
• Điều gì phân biệt phát hiện heterodyne với phát hiện liên tục trong chế độ này?

Key theories

Giao thoa kế tổng hợp khẩu độ

Kết hợp tín hiệu từ các cặp ăng-ten lấy mẫu cấu trúc không gian của một nguồn, và nhiều đường cơ sở cùng nhau tổng hợp một hình ảnh với độ phân giải của một kính thiên văn lớn bằng phạm vi của mảng.

Phát xạ Synchrotron và nhiệt

Phổ liên tục vô tuyến chủ yếu phát sinh từ bức xạ synchrotron của các electron tương đối tính trong từ trường, trong khi phổ dưới milimet bị chi phối bởi phát xạ nhiệt từ bụi lạnh.

Clinical relevance

Dữ liệu sóng vô tuyến và sóng dưới milimet tiết lộ các đám mây phân tử lạnh và sự hình thành sao, hydro trung tính theo dõi động lực học thiên hà, sao xung và hạt nhân thiên hà hoạt động, và nền vi sóng vũ trụ, bổ sung cho những gì các bước sóng ngắn hơn có thể hiển thị.

History

Việc Jansky phát hiện phát xạ vô tuyến thiên hà vào năm 1932 đã đặt nền móng cho thiên văn học vô tuyến; sự phát triển tiếp theo của giao thoa kế tổng hợp khẩu độ bởi Ryle và những người khác, và sau đó là các mảng milimet và dưới milimet, đã mang lại hình ảnh độ phân giải cao trong chế độ này.

Seminal works

• thompson2017
• wilson2013
• lena2012

Frequently asked questions

Tại sao kính thiên văn vô tuyến cần phải rất lớn hoặc sử dụng các mảng?

Độ phân giải góc phụ thuộc vào tỷ lệ bước sóng trên khẩu độ; vì bước sóng vô tuyến dài, cần có các đĩa rất lớn hoặc các mảng ăng-ten trải rộng trên nhiều kilômét để phân giải chi tiết nhỏ.

Vạch 21 cm là gì?

Đó là một vạch phổ vô tuyến được phát ra bởi hydro trung tính ở bước sóng 21 cm, được sử dụng rộng rãi để lập bản đồ sự phân bố và chuyển động của khí hydro trong các thiên hà.