甚长基线干涉测量

甚长基线干涉测量（VLBI）将相距数百至数千公里（甚至跨越各大洲）的射电天线连接起来，以实现天文学中可达到的最高角分辨率。

Definition

甚长基线干涉测量是一种干涉测量技术，其中相距太远而无法直接连接的天线根据原子钟参考在本地记录信号，然后将这些记录汇集并关联，以合成一个与天线间距相当的孔径。

Scope

本主题涵盖了利用精确原子钟时间戳独立记录信号、随后对记录进行关联、通过条纹拟合恢复延迟和速率、实现的毫角秒和微角秒分辨率、空间VLBI，以及从黑洞环境成像到大地测量学和参考系定义的应用。

Core questions

• 相距遥远的天线如何在没有物理连接的情况下进行组合？
• 为什么精确计时对VLBI至关重要？
• VLBI能达到什么样的分辨率？限制因素是什么？
• VLBI支持哪些科学和大地测量应用？

Key theories

独立记录和关联

每个测站使用氢脉泽钟的时间戳记录其信号，数据随后进行对齐和关联，因此天线之间不需要实时连接。

条纹拟合和大气相位

通过条纹拟合解决未知的时钟偏移和大气延迟，从而恢复组合洲际基线所需的干涉相位。

致密源的微角秒成像

跨越全球并延伸到太空的基线产生了足够精细的分辨率，可以对超大质量黑洞的近邻环境进行成像，这已由事件视界望远镜所证实。

Clinical relevance

VLBI提供了天文学中最清晰的图像，能够分辨黑洞阴影、相对论性喷流和恒星脉泽，它支撑着天体参考系、精确的板块构造测量和航天器导航。

History

VLBI于1960年代后期发展起来，当时原子钟和磁带记录技术使得天线可以在事后进行关联。VLBI发展成为全球网络和空间扩展。其分辨率在事件视界望远镜（Event Horizon Telescope）2019年拍摄的M87星系黑洞阴影图像中达到了顶峰。

Key figures

• Roger Jennison
• Kenneth Kellermann

Seminal works

• thompson2017
• eht2019

Frequently asked questions

不同大陆上的天线如何协同工作，如同一个望远镜？

每个天线都在本地记录其信号，并附带极其精确的原子钟时间戳。这些记录随后被运送或传输到一个中央关联器，该关联器将它们按时间对齐并进行组合，因此天线无需直接的实时连接即可作为一个单一仪器运行。

为什么VLBI能提供如此清晰的图像？

角分辨率随着天线间距的增加而提高。通过将天线放置在相距数千公里甚至在太空中，VLBI合成了一个接近地球大小的孔径，达到了毫角秒和微角秒的分辨率，远远超过任何单个望远镜。