Radiotelescopios e interferometría

Radios y ondas de radio

¿Sabes qué es realmente asombroso? A pesar de todas las innovaciones tecnológicas en TV, computadoras, Internet y otras cosas, la radio sigue viva y coleando hoy. Algunos académicos creen que es porque cuando escuchamos la radio, creemos que nos habla directamente, lo que nos hace sentir cálidos, confusos e importantes en el fondo.

No sé la verdadera razón por la que la radio se ha quedado, pero sí sé que las ondas de radio que se utilizan en las radios no son solo para el sonido. También son para looks. Los telescopios, llamados radiotelescopios, dependen de las ondas de radio tanto como cualquier radio que tenga.

Esta lección repasará qué son los radiotelescopios, los conceptos básicos de cómo funcionan y algunos otros conceptos clave relacionados con su uso.

Radio telescopios y piezas

Los radiotelescopios son instrumentos que se utilizan para detectar, recolectar y analizar ondas de radio provenientes de fuentes cósmicas. Si observa el espectro electromagnético, puede ver que las ondas de radio incluyen una gama muy amplia de frecuencias. Como resultado, los radiotelescopios varían mucho ya que se deben usar diferentes técnicas para diferentes partes de este espectro. Aquí hay solo un ejemplo de lo que quiero decir.

Los radiotelescopios son reflectores. Esto significa que utilizan superficies metálicas que actúan como espejos. Estos espejos reflejan las ondas de radio a un foco. Para realizar bien esta tarea, es posible que la superficie de un radiotelescopio deba ser muy lisa. ¿Qué tan suave? Las imperfecciones en el telescopio deben ser menores que 1/10 de la longitud de onda a la que se está sintonizando el telescopio.

Lo que esto significa es que los radiotelescopios que están diseñados para longitudes de onda superiores a un metro pueden tener agujeros y protuberancias del tamaño de un tenis y aún así reflejar muy bien. De hecho, puede usar una malla de alambre de gallinero para las ondas de radio de longitud de onda más larga. Obviamente, si el radiotelescopio está operando en longitudes de onda milimétricas, entonces la tela metálica no funcionará y las irregularidades en la superficie del telescopio tienen que ser muy pequeñas.

Estoy seguro de que puede apreciar por qué este es el caso con un ejemplo mucho más simple más cercano a casa. Si desea atrapar un pez grande y largo en una red, puede tener grandes agujeros y aún así atraparlo. Pero eso no funcionará para peces cada vez más pequeños, que se deslizarán directamente a través. Entonces, en ese caso, su red deberá tener agujeros mucho más pequeños para atrapar los peces más pequeños.

Interferometria

Los radioastrónomos, los pobres, tienen dos grandes desventajas en comparación con los astrónomos ópticos. Otra lección le habría enseñado que el poder de resolución de un telescopio depende de dos factores clave. Uno era el tamaño del espejo o lente principal y el otro era la longitud de onda de la radiación en cuestión. Cuanto mayor sea la longitud de onda, más difracción y peor será la imagen.

Por lo tanto, cuando se trata de ondas de radio, las franjas de difracción serán grandes y las imágenes producidas por radiotelescopios no serán tan detalladas como las producidas por telescopios ópticos de tamaño similar.

Otro problema al que se enfrentan los radioastrónomos es el hecho de que las longitudes de onda de radiación más largas tienen energías más bajas. Esto significa que las señales de radio que llegan del universo son muy débiles y los radioastrónomos necesitan construir enormes platos individuales o combinar muchos platos más pequeños antes de amplificar aún más la señal para medirla correctamente.

¡El radiotelescopio individual más grande tiene un diámetro de 1,000 pies y una circunferencia de aproximadamente 1,000 metros! Y si quisiera resolver los detalles de una galaxia además de un telescopio óptico mucho más pequeño, tendría que construir una antena parabólica del tamaño de Rhode Island.

Entonces, para obtener una alta resolución angular, los radioastrónomos han recurrido a la interferometría . De alguna manera pasé por alto lo que es esto hace un segundo.

La interferometría es el uso de más de un telescopio, conectados entre sí y funcionando como un solo instrumento, para lograr una resolución angular más alta. La resolución angular es la capacidad de un telescopio para ver dos objetos brillantes como fuentes de luz distintas y separadas. En interferometría, antenas de radio muy espaciadas producen una resolución que es como la resolución de un telescopio que es tan grande como la distancia entre las dos antenas en cuestión.

Como ejemplo del mundo real de esto, hay dos telescopios, llamados Keck I y Keck II en la cima de Mauna Kea. Están separados por 85 metros. Cuando se utilizan como interferómetro (un radiotelescopio hecho de dos o más antenas separadas), la resolución angular es equivalente a la de un telescopio de 85 metros. Si sus ojos fueran tan buenos, ¡esto le permitiría leer la última fila en una tabla optométrica a 22 millas de distancia!

Resumen de la lección

Los radiotelescopios son instrumentos que se utilizan para detectar, recolectar y analizar ondas de radio provenientes de fuentes cósmicas. Son una especie de telescopio reflector y, por lo tanto, utilizan espejos para reflejar las ondas de radio hacia un foco. Aunque técnicamente se puede construir un radiotelescopio con alambre de gallinero barato, la radioastronomía tiene algunas desventajas serias en comparación con la costosa óptica de la astronomía óptica.

Es decir, esta lección repasó el hecho de que las longitudes de onda de radiación más largas sufren de más difracción y que las ondas de radio son de baja energía. Por lo tanto, los radioastrónomos necesitan construir platos grandes o combinar varios telescopios en un proceso llamado interferometría para tratar de compensar estos problemas.

La interferometría es el uso de más de un telescopio, conectados entre sí y funcionando como un solo instrumento, para lograr una resolución angular más alta. La resolución angular es la capacidad de un telescopio para ver dos objetos brillantes como fuentes de luz distintas y separadas.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya terminado esta lección, debería poder:

• Describe cómo funcionan los radiotelescopios.
• Explica las dos desventajas de trabajar con un radiotelescopio.
• Discutir cómo se usa la interferometría para aumentar la resolución angular