D’fhéadfadh Eagar Teileascóp Allen comhartha láidir raidió a bhrath ó Proxima b, nó ó aon chóras réalta eile a bhfuil tarchur raidió láidir go leor ann. D'oibrigh sé go rathúil i gcomhpháirt le teileascóip raidió eile thar bhunlínte an-fhada chun léaslíne imeachta poll dubh a réiteach: is féidir a rá gur éirigh go maith leis. (WIKIMEDIA COMMONS / COLBY GUTIERREZ-KRAYBILL)

Fiafraigh de Ethan: Cén chaoi a bhfeidhmíonn an Teileascóp Horizon Imeachta Cosúil le Scáthán Mór amháin?

Tá sé comhdhéanta de scóir teileascóip ag go leor suíomhanna éagsúla ar fud an domhain. Ach feidhmíonn sé mar theileascóp ollmhór amháin. Seo mar atá.

Más mian leat an Cruinne a urramú níos doimhne agus ar réiteach níos airde ná riamh, tá beart amháin ann a n-aontaíonn gach duine go bhfuil sé oiriúnach: teileascóp chomh mór agus is féidir a thógáil. Ach ní ón teileascóp is mó a thagann an íomhá réitigh is airde a thógamar riamh sa réalteolaíocht, ach ó raon ollmhór teileascóp measartha beag: an Teileascóp Imeacht Horizon. Conas is féidir sin a dhéanamh? Sin an rud atá ár gceistneoir Ask Ethan don tseachtain seo, Dieter, ag iarraidh a fháil amach, ag rá:

Tá deacracht agam a thuiscint cén fáth go meastar an tsraith EHT mar theileascóp AMHÁIN (a bhfuil trastomhas an domhain aige). Nuair a mheasann tú an EHT mar theileascóp raidió AMHÁIN, tuigim go bhfuil an taifeach uilleach an-ard mar gheall ar thonnfhad an chomhartha isteach agus trastomhas an domhain. Tuigim freisin go bhfuil sioncrónú ama ríthábhachtach. Ach chabhródh sé go mór le míniú cén fáth go meastar trastomhas an EHT mar theileascóp AMHÁIN, ag smaoineamh go bhfuil thart ar 10 teileascóp aonair san eagar.

Tá íomhá den pholl dubh a thógáil i lár an M87 ar cheann de na héachtaí is suntasaí a rinneamar riamh. Seo an rud a chuir ar chumas é.

An gaol achair gile, agus an chaoi a dtiteann an flosc ó fhoinse solais mar cheann os cionn an achair chearnaithe. Tá an teocht ag an Domhan a dhéanann sé mar gheall ar a fhad ón nGrian, a chinneann an méid fuinnimh in aghaidh an aonaid a tharlaíonn ar ár bplainéad. Is é an gile dealraitheach a dhéanann réaltaí i bhfad i gcéin nó réaltraí mar gheall ar an gcaidreamh seo, a éilíonn caomhnú fuinnimh. Tabhair faoi deara go scaipeann an solas amach sa limistéar freisin agus é ag fágáil na foinse. (E. SIEGEL / BEYOND THE GALAXY)

Is é an chéad rud a chaithfidh tú a thuiscint ná conas a oibríonn solas. Nuair a bhíonn aon rud astaithe solais agat sa Cruinne, scaipfidh an solas a astaíonn sé i sféar nuair a fhágfaidh sé an fhoinse. Más brathadóir grianghraf a bhí agat ar fad pointe amháin, d’fhéadfá an réad astaithe solais i bhfad i gcéin a bhrath fós.

Ach ní bheifeá in ann é a réiteach.

Nuair a bhuaileann solas (ie, fótón) do bhrathadóir cosúil le pointe, is féidir leat a chlárú gur tháinig an solas; is féidir leat fuinneamh agus tonnfhad an tsolais a thomhas; is féidir leat a fhios cén treo as ar tháinig an solas. Ach ní bheifeá in ann aon rud a fháil amach faoi airíonna fisiciúla an ruda sin. Ní bheadh ​​a fhios agat a mhéid, a chruth, a mhéid fisiceach, nó an raibh dathanna nó gile difriúla ar chodanna éagsúla. Tá sé seo toisc nach bhfuil tú ag fáil faisnéise ach ag pointe amháin.

Tugtar Nebula NGC 246 níos fearr ar an Skull Nebula, as a dhá shúil ghlé a bheith ann. Is péire réaltaí dénártha í an tsúil lárnach i ndáiríre, agus tá an ceann is lú, níos laige, freagrach as an réaltnéal féin, mar a séideann sí as a sraitheanna seachtracha. Níl sé ach 1,600 solasbhliain ar shiúl, i réaltbhuíon Cetus. Chun é seo a fheiceáil mar níos mó ná réad amháin, teastaíonn an cumas na gnéithe seo a réiteach, ag brath ar mhéid an teileascóp agus ar líon na dtonnta solais a luíonn trasna a scátháin phríomha. (GEMINI SOUTH GMOS, RECTOR TRAVIS (UNIV. ALASKA))

Cad a thógfadh sé ar an eolas an raibh tú ag féachaint ar phointe solais amháin, mar réalta mar ár nGrian, nó iliomad pointí solais, mar a gheofá i gcóras dénártha réalta? Chuige sin, bheadh ​​ort solas a fháil ag iliomad pointí. In ionad brathadóir cosúil le pointe, d’fhéadfá brathadóir cosúil le mias a bheith agat, cosúil leis an scáthán príomhúil ar theileascóp frithchaithimh.

Nuair a thagann an solas isteach, níl sé ag bualadh pointe níos mó, ach limistéar. Tá an solas a bhí scaipthe amach i sféar anois le feiceáil ón scáthán agus dírithe go pointe. Agus beidh solas a thagann ó dhá fhoinse éagsúla, fiú má tá siad gar dá chéile, dírithe ar dhá shuíomh éagsúla.

Tá aon teileascóp frithchaiteach bunaithe ar an bprionsabal maidir le gathanna solais atá ag teacht isteach a léiriú trí scáthán príomhúil mór a dhíríonn an solas sin go pointe, áit a ndéantar é a mhiondealú ina shonraí agus a thaifeadadh nó a úsáid chun íomhá a thógáil. Léiríonn an léaráid shonrach seo na cosáin solais do chóras teileascóp Herschel-Lomonosov. Tabhair faoi deara go mbeidh solas dhá fhoinse ar leith dírithe ar dhá shuíomh ar leith (cosáin ghorma agus ghlasa), ach sin amháin má tá cumais leordhóthanacha ag an teileascóp. (WIKIMEDIA COMMONS USER EUDJINNIUS)

Má tá scáthán an teileascóp mór go leor i gcomparáid le scaradh an dá réad, agus go bhfuil do chuid optics maith go leor, beidh tú in ann iad a réiteach. Má thógann tú do ghaireas i gceart, beidh tú in ann a rá go bhfuil iliomad rudaí ann. Is cosúil go bhfuil an dá fhoinse solais difriúil óna chéile. Go teicniúil, tá gaol idir trí chainníocht:

  • an taifeach uilleach is féidir leat a bhaint amach,
  • trastomhas do scátháin,
  • agus tonnfhad an tsolais a bhfuil tú ag féachaint air.

Má tá do chuid foinsí níos gaire dá chéile, nó má tá do scáthán teileascóp níos lú, nó má fhéachann tú le tonnfhad solais níos faide a úsáid, bíonn sé níos dúshlánaí duit gach a bhfuil tú ag féachaint air a réiteach. Déanann sé níos deacra é a réiteach an bhfuil iliomad réad ann nó nach bhfuil, nó an bhfuil gnéithe geal-agus-dorcha ag an réad a bhfuil tú ag féachaint air. Mura leor do rún, is cosúil nach bhfuil i ngach rud ach spota aonair doiléir gan réiteach.

Cinntear trí fhachtóir teorainneacha an réitigh: trastomhas do theileascóp, tonnfhad an tsolais a bhfuil tú ag féachaint air, agus cáilíocht do optics. Má tá optics foirfe agat, féadfaidh tú an bealach ar fad a réiteach go dtí teorainn Rayleigh, a thugann an réiteach is airde agus is féidir a cheadaíonn an fhisic duit. (SPENCER BLIVEN / PUBLIC DOMAIN)

Mar sin is é sin an bunús leis an gcaoi a n-oibríonn aon teileascóp mór aon-mhias. Tagann an solas isteach ón bhfoinse, agus gach pointe sa spás - fiú pointí difriúla ag teacht ón réad céanna - ag astaíonn a sholas féin lena airíonna uathúla féin. Cinntear an taifeach de réir líon na dtonnfhaid solais is féidir a fheistiú ar fud ár scátháin phríomha.

Má tá ár mbrathadóirí íogair go leor, beimid in ann gach cineál gné ar réad a réiteach. Is féidir le réigiúin te agus fuar réalta, cosúil le spotaí gréine, a bheith le feiceáil. Is féidir linn gnéithe cosúil le bolcáin, geysers, icecaps agus báisíní a dhéanamh amach ar pláinéid agus móin. Agus is féidir méid an gháis nó an plasma astaithe solais, chomh maith lena dteochtaí agus a ndlúis, a íomháú freisin. Is éacht iontach é nach mbraitheann ach ar airíonna fisiciúla agus optúla do theileascóp.

Taispeántar an dara poll dubh is mó mar a fheictear ón Domhan é, an ceann i lár an réaltra M87, i dtrí radharc anseo. Ag an mbarr tá optúil ó Hubble, ar an taobh clé tá raidió ó NRAO, agus ar thaobh na láimhe deise tá X-gha ó Chandra. Tá rúin éagsúla ag na radharcanna éagsúla seo ag brath ar íogaireacht optúil, tonnfhad an tsolais a úsáidtear, agus méid na scáthán teileascóp a úsáidtear chun iad a bhreathnú. Soláthraíonn breathnuithe X-gha Chandra réiteach fíorálainn ainneoin scáthán trastomhais éifeachtach 8 n-orlach (20 cm) a bheith acu, mar gheall ar nádúr tonnfhaid an-ghearr na X-ghathanna a bhreathnaíonn sé. (BARR, ROGHNACH, TEILIFÍS SPÁS HUBBLE / NASA / WIKISKY; LOWER LEFT, RADIO, NRAO / FÍOR LRAGE ARRAY (VLA); CEART IS ÍOSA, X-RAY, NASA / TANDESCOPE X-RAY X-RAY)

Ach b’fhéidir nach dteastaíonn an teileascóp iomlán uait. Tá sé costasach agus dian ar acmhainní teileascóp ollmhór a thógáil, agus tá dhá chuspóir leis i ndáiríre iad a thógáil chomh mór.

  1. An níos mó do theileascóp, is amhlaidh is fearr do rún, bunaithe ar líon na dtonnta solais a d’oirfeadh ar fud do scátháin phríomha.
  2. An níos mó limistéar bailithe do theileascóp, is mó solas is féidir leat a bhailiú, rud a chiallaíonn gur féidir leat rudaí níos laige agus mionsonraí míne a urramú ná mar a d’fhéadfá a dhéanamh le teileascóp sa limistéar íochtarach.

Dá dtógfá do scáthán mór teileascóp agus má thosaigh tú ag dorchachadh roinnt spotaí - mar a bheadh ​​masc á chur agat ar do scáthán - ní bheifeá in ann solas a fháil ó na láithreacha sin a thuilleadh. Mar thoradh air sin, laghdódh na teorainneacha gile ar an méid a d’fhéadfá a fheiceáil, i gcomhréir leis an achar dromchla (limistéar bailithe solais) de do theileascóp. Ach bheadh ​​an taifeach fós cothrom leis an scaradh idir na codanna éagsúla den scáthán.

Meteor, a tógadh sa ghrianghraf thar eagar Atacama Large Millimeter / sub-millimeter, 2014. B'fhéidir gurb é ALMA an tsraith is mó chun cinn agus is casta de theileascóip raidió ar domhan, tá sé in ann sonraí gan fasach a shamhlú i ndioscaí protoplangeolaíochta, agus tá sé ina chuid dhílis de an Teileascóp Horizon Imeachta. (ESO / C. MALIN)

Is é seo an prionsabal ar a bhfuil eagair teileascóip bunaithe. Tá go leor foinsí amuigh ansin, go háirithe sa chuid raidió den speictream, atá thar a bheith geal, mar sin ní gá duit an limistéar bailithe sin go léir a bhaineann le mias ollmhór ollmhór a thógáil.

Ina áit sin, is féidir leat sraith miasa a thógáil. Toisc go scaipfidh an solas ó fhoinse i bhfad i gcéin, ba mhaith leat solas a bhailiú thar limistéar chomh mór agus is féidir. Ní gá duit do chuid acmhainní go léir a infheistiú chun mias ollmhór a thógáil le cumhacht bailithe solais uachtarach, ach tá an réiteach uachtarach céanna sin ag teastáil uait fós. Agus sin an áit as a dtagann an smaoineamh sraith ollmhór de theileascóip raidió a úsáid. Le sraith nasctha de theileascóip ar fud an domhain, is féidir linn cuid de na rudaí dronuilleogacha is gile ach is lú ar mhéid dronuilleogach atá amuigh ansin a réiteach.

Taispeánann an léaráid seo suíomh na dteileascóip agus na n-eagras teileascóp go léir a úsáideadh i mbreathnuithe Teileascóp Horizon Imeachta 2017 ar M87. Ní raibh ach Teileascóp an Phol Theas in ann íomhá M87 a íomháú, toisc go bhfuil sé suite ar an gcuid mícheart den Domhan chun lár an réaltra sin a fheiceáil riamh. Tá clog adamhach i ngach ceann de na suíomhanna seo, i measc píosaí trealaimh eile. (NRAO)

Go feidhmiúil, níl aon difríocht idir smaoineamh ar an dá chás seo a leanas.

  1. Scáthán aonair é an Teileascóp Horizon Imeachta le go leor téip chumhdaigh ar chodanna de. Bailítear agus dírítear an solas ó na suíomhanna díchosúla seo go léir ar fud an Domhain go pointe amháin, agus ansin déantar é a shintéisiú le chéile in íomhá a nochtann gile agus airíonna éagsúla do sprioc sa spás, suas go dtí do réiteach uasta.
  2. Is éard atá sa Teileascóp Horizon Imeachta ann féin ná sraith de go leor teileascóip aonair agus eagair teileascóp aonair. Bailítear an solas, stampáiltear stampa ama air le clog adamhach (chun críocha sioncrónaithe), agus déantar é a thaifeadadh mar shonraí ag gach láithreán ar leith. Ansin fuaitear agus próiseáiltear na sonraí sin le chéile go cuí chun íomhá a chruthú a nochtann gile agus airíonna gach a bhfuil tú ag féachaint air sa spás.

Is é an t-aon difríocht atá ann ná na teicnící a chaithfidh tú a úsáid chun go n-éireoidh leis, ach sin an fáth go bhfuil eolaíocht VLBI againn: trasnaiméadracht bhonnlíne an-fhada.

I VLBI, déantar na comharthaí raidió a thaifeadadh ag gach ceann de na teileascóip aonair sula seoltar chuig áit lárnach iad. Stampáiltear gach pointe sonraí a fhaightear le clog adamhach ardmhinicíochta thar a bheith cruinn in éineacht leis na sonraí d’fhonn cabhrú le heolaithe sioncrónú na mbreathnóireachtaí a cheartú. (ÚSÁIDEOIR PHOIBLÍ DOMAIN / WIKIPEDIA RNT20)

D’fhéadfá tosú ag smaoineamh ar smaointe fiáine láithreach, cosúil le teileascóp raidió a lainseáil i spás domhain agus é sin a úsáid, líonraithe leis na teileascóip ar an Domhan, chun do bhunlíne a leathnú. Is plean iontach é, ach caithfidh tú a thuiscint go bhfuil cúis ann nár thóg muid an Teileascóp Imeacht Horizon le dhá shuíomh dea-scartha: teastaíonn uainn an rún dochreidte sin i ngach treo.

Ba mhaith linn clúdach iomlán déthoiseach a fháil ar an spéir, rud a chiallaíonn go hidéalach go mbeadh ár dteileascóip eagraithe i bhfáinne mór chun na deighiltí ollmhóra sin a fháil. Níl sé sin indéanta, ar ndóigh, ar dhomhan ina bhfuil mór-ranna agus aigéin agus cathracha agus náisiúin agus teorainneacha, teorainneacha agus srianta eile. Ach le hocht suíomh neamhspleácha ar fud an domhain (seacht gcinn acu a bhí úsáideach don íomhá M87), bhíomar in ann a dhéanamh go han-mhaith.

D'éirigh leis an gcéad íomhá a eisíodh de chuid Teileascóp Imeacht Horizon rúin de 22.5 micrea-rásaí, rud a chuir ar chumas na sraithe léaslíne imeachta an phoill dhubh i lár an M87 a réiteach. Chaithfeadh teileascóp aon-mhias a bheith 12,000 km ar trastomhas chun an géire céanna a bhaint amach. Tabhair faoi deara na láithrithe éagsúla idir íomhánna 5/6 Aibreán agus íomhánna 10/11 Aibreán, a thaispeánann go bhfuil na gnéithe timpeall an phoill dhubh ag athrú le himeacht ama. Cuidíonn sé seo leis an tábhacht a bhaineann le breathnuithe éagsúla a shioncronú, seachas iad a mheánú go ham. (COMHLÍONADH TEILIFÍS TEORANTA IMEACHTA)

Ceart anois, tá an Teileascóp Horizon Imeachta teoranta don Domhan, teoranta do na miasa atá líonraithe le chéile faoi láthair, agus teoranta ag na tonnfhaid áirithe is féidir leis a thomhas. Dá bhféadfaí é a mhodhnú chun breathnú ag tonnfhaid níos giorra, agus go bhféadfaimis an teimhneacht atmaisféarach ag na tonnfhaid sin a shárú, d’fhéadfaimis rúin níos airde a bhaint amach leis an trealamh céanna. I bprionsabal, b’fhéidir go mbeimis in ann gnéithe a fheiceáil trí go cúig huaire chomh géar gan aon mhias nua amháin a bheith ag teastáil uainn.

Trí na breathnuithe comhuaineacha seo a dhéanamh ar fud an domhain, iompraíonn an Teileascóp Imeacht Horizon mar theileascóp aonair i ndáiríre. Níl aige ach cumhacht bailithe solais na miasa aonair a chuirtear le chéile, ach is féidir leis an bhfad idir na miasa a réiteach sa treo go bhfuil na miasa scartha.

Trí thrastomhas an Domhain a chuimsiú le go leor teileascóip éagsúla (nó eagair teileascóp) ag an am céanna, bhíomar in ann na sonraí a fháil a bhí riachtanach chun léaslíne na hócáide a réiteach.

Tá an Teileascóp Imeacht Horizon ag iompar mar theileascóp aonair mar gheall ar an dul chun cinn dochreidte sna teicnící a úsáidimid agus na méaduithe ar chumhacht ríomhaireachta agus halgartaim núíosacha a chuireann ar ár gcumas na sonraí seo a shintéisiú in aon íomhá amháin. Ní rud éasca é, agus thóg foireann de níos mó ná 100 eolaí ag obair ar feadh blianta fada chun go dtarlódh sé.

Ach go optúil, tá na prionsabail mar an gcéanna le scáthán amháin a úsáid. Tá solas againn ag teacht isteach ó spotaí éagsúla ar fhoinse amháin, iad go léir ag leathadh amach, agus iad go léir ag teacht chuig na teileascóip éagsúla san eagar. Tá sé díreach mar a bhíonn siad ag teacht chuig áiteanna éagsúla ar feadh scátháin an-mhór. Is í an eochair an chaoi a ndéanaimid na sonraí sin a shintéisiú le chéile, agus a úsáid chun íomhá dá bhfuil ag tarlú i ndáiríre a athchruthú.

Anois go bhfuil an fhoireann Teileascóp Imeacht Horizon tar éis é sin a dhéanamh go rathúil, tá sé thar am againn ár dtuairimí a leagan síos ar an gcéad sprioc eile: foghlaim a oiread agus is féidir linn faoi gach poll dubh a bhfuil muid in ann féachaint air. Cosúil le gach duine agaibh, is ar éigean is féidir liom fanacht.

Seol isteach do chuid ceisteanna Iarr ar Ethan chuig startwithabang ag gmail dot com!

Tá Starts With A Bang ar Forbes anois, agus athfhoilsithe ar Meán a bhuíochas lenár lucht tacaíochta Patreon. Tá dhá leabhar scríofa ag Ethan, Beyond The Galaxy, agusTreknology: The Science of Star Trek ó Tricorders go Warp Drive.