☰ Содержание · Астрономия

Характеристики телескопов и радиоастрономия

Уроки 30–31 · 2 урока · М. Мамадазимов. Астрономия, 11 класс, 1-е издание. «DAVR NASHRIYOTI», Ташкент, 2018
31

Введение в радиотелескопы

Учебник: с. 53–54
ЦельПонимать, как работают радиотелескопы, интерферометрию и зависимость разрешения от λ / D.
Новые слова
радиотелескоп · radioteleskopинтерферометр · interferometrлиния 21 см · 21 sm li chiziqбаза · bazis
Объяснение

Радиоастрономия началась в 1932 году, когда Карл Янский обнаружил радиошум со стороны центра Млечного Пути; в 1937 году Гроут Ребер построил первую параболическую антенну. Радиотелескоп — это параболическая антенна (зеркало) с чувствительным приёмником: она фокусирует радиоволны и превращает их в электрический сигнал. Радиоволны в ≈ 10³–10⁷ раз длиннее видимого света, поэтому по формуле θ ≈ 1,22 λ / D одна антенна имеет плохое разрешение; чтобы преодолеть это, много антенн объединяют в интерферометр, база которого может составлять тысячи километров (РСДБ). Крупные радиотелескопы: Эффельсберг (100 м), Грин-Бэнк (100 м), FAST (Китай, 500 м, 2016 год) и многоантенные VLA (27) и ALMA (66, Чили). Линия 21 см (1420 МГц) атомарного водорода позволяет изучать строение галактик. В 2019 году коллаборация «Телескоп горизонта событий» опубликовала первое изображение чёрной дыры в центре галактики M87, а в 2022 году — Стрельца A* в центре Млечного Пути.

параболическая антеннарадиоволныF
Примеры
Радио λ = 21 см = 210 000 000 нм, видимый свет λ = 500 нм: отношение равно 210 000 000 : 500 = 420 000.
Для того же разрешения, что у оптического телескопа в 10 см, антенна на 21 см должна иметь D = 10 см · 420 000 = 42 км — поэтому нужны интерферометры.
Работа в классе

Двое учеников пытаются различить две лампы вблизи и вдали в классе: обсудите, как разрешение зависит от угла. Никакие электрические приборы не вскрываются.

Упражнения
1
Когда и кем была начата радиоастрономия?
2
Радио λ = 21 см, оптика λ = 500 нм. Каково отношение? (210 000 000 : 500)
3
Зачем радиоастрономы используют интерферометры?
4
Какие объекты сфотографировал «Телескоп горизонта событий»?