Warum machen die Radioteleskope haben so schlechte Auflösung

? Radioastronomie hat die Existenz von Pulsare , Quasare und der Mikrowellen-Hintergrundstrahlung , die den stärksten Beweis für die Urknalltheorie bietet enthüllt. Es wurde auch verwendet, um die Verteilung und Zusammensetzung der großen Wolken von Material zwischen den Sternen . Keines dieser Dinge sind mit optischen Astronomie möglich . Aber der Radioastronomie kann auch frustrierend sein, weil die Bilder, die sie erzeugt, sind viel weniger detailliert als Bilder von optischen Teleskopen . Dies ist nicht auf Fehler in Radioteleskopen ; Es ist eine Folge der physikalischen Natur des Abbildungsprozesses . Diffraction

Jedes Schulkind lernt, dass das Licht in geraden Linien , und das ist wahr - bis zu einem Punkt . Aber wenn Sie die Hälfte einen Lichtstrahl mit einem Messer zu blockieren dann schauen sehr genau auf die Schatten, die sie auf einem Bildschirm erzeugt , werden Sie etwas Ungewöhnliches zu sehen. Wenn sich Licht nur in geraden Linien, die Sie erwarten, dass die Hälfte des Bildschirms oberhalb des Messers Schneide zu sein gleichmäßig hell und die Hälfte unter den Rand gleichmäßig dunkel. Stattdessen schleicht sich ein wenig Licht in die dunkle Hälfte und ein wenig Dunkelheit macht seinen Weg in das Licht Hälfte. Licht - und andere Formen der elektromagnetischen Strahlung, einschließlich Radiowellen - beugt sich ein wenig , wenn es eine Kante trifft. Das Biegeeffekt bezeichnet man als Beugung .
Beugung und Auflösung

Beugung ist immer da. Normalerweise kann man nicht sehen, weil es so viel Licht um , dass verschiedene Beugungsmuster durchschnittlich aus , aber wenn man das Licht zu fokussieren Beugung offenbart. Ein Lichtpunkt fokussiert nicht auf eine perfekte Punkt, aber auf einem unscharfen Fleck durch Fading Ringen umgeben . Das nennt man die Beugungsfleck oder manchmal auch der " Airy Festplatte. "
Zwei Faktoren bestimmen, wie

groß, dass Platte ist : Der Durchmesser des Spiegels oder der Linse und der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung . Je größer die Beugungsfleck , desto weniger detailliert das Bild . Große Beugungspunkte überlappen sich , so dass Sie nicht erkennen, kleine Features . Astronomen in der Regel quantifizieren Unschärfe in Bezug auf die Winkelauflösung eines Teleskops . Ein Teleskop kann nicht unterscheiden, zwei Punkte , die näher als die Winkelauflösung sind . Die Winkelauflösung eines Teleskops ist proportional zu der Wellenlänge geteilt durch seinen Durchmesser . Andere Faktoren können die Winkelauflösung noch schlimmer zu machen , aber nie besser.
Licht und Radio
Das Radioteleskop ist viel größer als ein optisches Teleskop , aber die Auflösung ist schlechter .

Licht und Radiowellen sind beide Formen von elektromagnetischer Strahlung; der einzige Unterschied in der Wellenlänge und Frequenz. Also beide verhalten sich genau die gleiche Weise. Eine typische Wellenlänge des Lichts ist etwa 500 Nanometer oder 500 milliardstel Metern . Die größten optischen Teleskope sind rund 10 Meter im Durchmesser, so dass sie eine Winkelauflösung von etwa 5 x 10 ^ (-8) Radiant oder etwa 0,01 Bogensekunden .

Radiowellen haben eine viel größere Wellenlängenbereich. Für die Zwecke der Radioastronomie , ist der Bereich von etwa 10 m bis etwa 1 Zentimeter . Das größte Radioteleskop ist etwa 300 Meter im Durchmesser, so seine Winkelauflösung ist überall von 0,03 Radiant in 0,00003 Radiant oder etwa 6000 bis 6 Bogen Sekunden. Je größer die Winkelauflösung , verschwommener wird das Bild ; Bilder aus dem größten Radioteleskop sind mindestens 600 mal unschärfer als Bilder von der größten optischen Teleskope.
Höhere Auflösung
Kombination Ausgang von vielen Teleskopen getrennt verbessert die Auflösung .

wie Sie aus der Winkelauflösung Gleichung sagen, das ist der einzige Weg , um eine bessere Auflösung zu erhalten das Teleskop zu vergrößern. Große Radioteleskope sind sehr schwierig zu bauen , das ist also wirklich keine Option. Stattdessen Radioastronomen kombinieren die Messungen von verschiedenen Radioteleskopen zusammen in einer Technik namens Interferometrie . Wenn Sie perfekt kombinieren die Ausgabe von zwei Teleskopen 500 Meter voneinander entfernt , wirken sie wie ein Teleskop von 500 Metern im Durchmesser. Je weiter die Teleskope , desto besser ist die Auflösung. Leider ist die weiter auseinander die Teleskope , desto schwieriger ist es , ihre Bilder zu kombinieren, ist - .

Trotzdem ist aber die heutige Radioastronomen tun dies die ganze Zeit die Auflösung noch begrenzt. Wenn Sie bei 10 -Meter- Radiowellen suchen und Sie die Ausgabe von zwei Radioteleskopen vollständig über der Erde verbinden voneinander erhalten Sie nur eine Auflösung von etwa 0,2 Bogensekunden - etwa 20-mal schlechter als die besten optischen Teleskope <. br>