Чтобы наблюдать Вселенную во всей ее полноте и славе, нам необходимо знать не только то, что мы видим, но и то, из чего состоят небесные объекты. Каждый объект во Вселенной испускает излучение, которое очень красноречиво говорит о его составляющих. Оно дает свидетельства предполагаемых событий в прошлом, а также указывает на события, которые могут произойти в будущем.
Что такое радиоастрономия?
Радиоастрономия — это раздел астрономии, изучающий радиочастоты космических объектов. Радиоволны, излучаемые этими объектами, проливают свет на присущий им космический состав. Первым, кто обнаружил эти волны, был Карл Янски, когда он наблюдал излучение, исходящее от Млечного Пути.
Будь то звезды, целые галактики, квазары, пульсары или даже мазеры — все испускает радиоволны. Для проведения радиоастрономических исследований используются радиотелескопы с массивными антеннами.
Радиоволны — это еще один тип волн в электромагнитном спектре. Каждая волна дает большое количество циклов (кульминация одного пика и одной впадины дает один цикл). Волна движется вперед, преодолевая небольшие расстояния за один цикл. Частота этого типа волн лежит в диапазоне от 104 до 1011 или 1012 Гц и используется для связи на большие расстояния.
Методы проведения радиоастрономии
С точки зрения того, какое устройство необходимо использовать для анализа объекта в космосе, имеет значение мощность сигнала, которая является следствием расстояния от Земли. Для достижения необходимого разрешения используется либо простой радиотелескоп, установленный в направлении небесного объекта, либо более сложный коктейль из нескольких перекрывающихся телескопов.
Из-за наличия различных газов и паров, присутствующих в атмосфере Земли, уровень детализации, который может быть достигнут, снижается. Помехи ограничивают сигналы определенными областями атмосферы. Строительство наблюдательных лабораторий в отдаленных местах — один из способов уменьшить эти помехи.
- Радиотелескопы — Радиотелескопы являются простейшими устройствами, способными обнаруживать радиоволны, но их недостатком является их размер. Чтобы обнаружить очень слабые сигналы, радиотелескопы должны быть массивными с очень большими апертурами, а это не совсем практично и не везде можно построить. Точность, связанная с радиотелескопами, не совсем уместна.
- Радиоинтерферометрия — радиоинтерферометрия использует принцип использования нескольких радиотелескопов для наблюдения за одним и тем же объектом и, таким образом, устраняет недостаток точности, связанный с использованием только одного радиотелескопа. Различные телескопы соединяются коаксиально таким образом, чтобы их базовая точка наблюдения оставалась неизменной. Этот метод решает две основные задачи: обнаружение и сбор более сильного сигнала и беспрецедентное увеличение разрешения. Идея состоит в том, чтобы создать один гигантский телескоп, фактически не строя его. Каждый телескоп, который проецируется в космос, называется базовой линией, поэтому чем больше количество базовых линий, тем точнее будет изображение объекта.
Значение радиоастрономии
В отличие от оптической астрономии, которая исследует горячую Вселенную, радиоастрономия в основном используется для наблюдения за холодной Вселенной. Радиоастрономия работает в миллиметровом диапазоне волн, что позволяет увеличить разрешение по сравнению с оптическим телескопом.
Основные области применения радиоастрономии следующие:
- Помощь в обнаружении и анализе скрытых небесных объектов, которые не видны из-за облаков пыли и газа
- Помощь в понимании ключевых элементов, составляющих звезды и целые галактики
- Помогает тщательно изучить даже газовые и пылевые облака
- Помогает проникнуть в самые отдаленные точки Вселенной, что невозможно с помощью оптического телескопа
- Дает представление о том, как возникла Вселенная, как она развивалась на протяжении веков и тысячелетий и куда мы движемся
- Рассказывает нам больше о черных дырах, присутствующих в центре галактик.
Когда радиоастрономы ищут радиоволны, они видят даже темные участки неба. Что не бросается нам в глаза, для радиотелескопа означает нечто значительное. Одно из самых полезных применений — изучение рождения звезд среди облаков пыли и газов.
Если направить радиоволну на небесный объект и наблюдать за результирующей волной, то даже мельчайшие детали могут быть отображены и проанализированы. Наложение нескольких точек данных позволяет астрономам создать виртуальное изображение обсуждаемого объекта.
То, что начиналось как простое шипение при каждом восходе центра нашей галактики, теперь превратилось в нечто чрезвычайно важное. Сейчас радиоастрономия помогает нам установить факты о далеких звездах и планетах, что имеет решающее значение для понимания основных характеристик Вселенной. Видимого света недостаточно, чтобы составить полную историю объекта!