Когато астрономите говорят за оптичен телескоп, те често споменават размера на неговото огледало. Това е така, защото колкото по-голямо е вашето огледало, толкова по-остър може да бъде погледът ви към небето. Известно е като разделителна сила и се дължи на свойството на светлината, известно като дифракция. Когато светлината преминава през отвор, като отвора на телескопа, той ще има тенденция да се разпространява или да се разсейва. Колкото по-малък е отворът, толкова повече се разпространява светлината, което прави изображението ви по-размазано. Ето защо по-големите телескопи могат да заснемат по-рязко изображение от по-малките.
Дифракцията не зависи само от размера на вашия телескоп, а зависи и от дължината на вълната на светлината, която наблюдавате. Колкото по-голяма е дължината на вълната, толкова повече светлина се разсейва за даден размер на отвора. Дължината на вълната на видимата светлина е много малка, по-малка от милионна част от метър. Но радио светлината има дължина на вълната, която е хиляда пъти по-дълга. Ако искате да заснемете изображения толкова остри, колкото тези на оптичните телескопи, имате нужда от радио телескоп, който е хиляда пъти по-голям от оптичния. За щастие можем да изградим толкова големи телескопи благодарение на техника, известна като интерферометрия.
За да изградите радиотелескоп с висока разделителна способност, не можете просто да изградите огромна радиоапаратура. Ще ви трябва ястие на разстояние повече от 10 километра. Дори и най-голямото радио радио, китайският FAST телескоп, е само на 500 метра. Така че вместо да изградите едно голямо ястие, вие създавате десетки или стотици по-малки чинии, които могат да работят заедно. Малко е като да използвате само части от голямо голямо огледало, вместо цялото нещо. Ако направихте това с оптичен телескоп, вашето изображение не би било толкова ярко, но би било почти толкова остро.
Но не е толкова просто, колкото да изграждате много малки антени. С един телескоп светлината от отдалечен предмет навлиза в телескопа и се фокусира от огледалото или лещата върху детектор. Светлината, оставила обекта едновременно, достига до детектора по едно и също време, така че вашето изображение е в синхрон. Когато имате масив от радиоактивни ястия, всеки със собствен детектор, светлината от вашия обект ще достигне до някои антени детектори по-рано от други. Ако просто комбинирахте всичките си данни, щяхте да се объркате. Тук идва интерферометрията.
Всяка антена във вашия масив наблюдава един и същ обект и всяка една от тях маркира много точно времето на наблюдението. По този начин имате десетки или стотици потоци данни, всеки с уникални времеви марки. От времевите марки можете да върнете всички данни обратно в синхрон. Ако знаете, че блюдо B получава една 2 микросекунди след чиния A, знаете, че сигнал B трябва да бъде преместен напред 2 микросекунди, за да бъде синхронизиран.
Математиката за това става наистина сложна. За да работи интерферометрията, трябва да знаете разликата във времето между всяка двойка антени. За 5 ястия, които са 15 чифта. Но VLA има 27 активни ястия или 351 чифта. ALMA има 66 ястия, което прави 2145 чифта. Не само това, тъй като Земята върти посоката на вашия обект се измества спрямо антената, което означава, че времето между сигналите се променя, докато правите наблюдения. Трябва да следите всичко това, за да корелирате сигналите. Това става със специализиран суперкомпютър, известен като корелатор. Той е специално разработен за това едно изчисление. Именно корелаторът позволява на десетки антени да действат като един телескоп.
Минаха десетилетия за усъвършенстване и подобряване на радио интерферометрията, но тя се превърна в често средство за радиоастрономия. От въвеждането на VLA през 1980 г. до първата светлина на ALMA през 2013 г., интерферометрията ни даде изключително високи изображения с висока разделителна способност. Техниката сега е толкова мощна, че може да се използва за свързване на телескопи по целия свят.
През 2009 г. радио обсерваториите по целия свят се съгласиха да работят заедно по амбициозен проект. Те използваха интерферометрия, за да комбинират телескопите си, за да създадат виртуален телескоп, голям колкото планета. Известен е като телескоп Event Horizon и през 2019 г. ни даде първото ни изображение на черна дупка.
С екипната работа и интерферометрията вече можем да изучаваме един от най-мистериозните и екстремни обекти във Вселената.
