Радио-астрономија

Слика галактичке равни у радио-спектру

Радио-астрономија је грана астрономије која проучава појаве на небу кроз мерење особина радио таласа које посматране појаве зраче. Радио таласи (таласна дужина 30 cm до 1 mm) много су дужи него светлосни таласи, па је за њихов пријем неопходно изградити и одржавати велике антене и сложену пријемну опрему.

Историјат

Радио-астрономија је настала средином 20. века открићем радио-зрачења које потиче из свемира. До тада се васиона проучавала једино преко посматрања у видљивом спектру.

Реберов први радио телескоп

Године 1933, инжењер Карл Јански који је радио за америчку телефонску компанију Бел, када је покушавао да реши проблеме који су настали у комуникацији са авионима, конструисао је антену. Антена је радила на таласној дужини од 4 метра и помоћу ње је Јански могао да утврди врсте сметњи које су се појављивале на телефонским линијама. Утврдио је да постоје две врсте сметњи, једне које су изазивала невремена, док се за друге касније испоставило да су то космички извори радио-зрачења. Кроз своја истраживања Јански је утврдио да су та радио зрачења потицала са Сунца као и са неких тела у средишту Млечног пута и његова антена је постала први радио телескоп. Ова открића је потврдио Гроте Ребер 1938. године који је у свом врту у Илиноису изградио радио-телескоп пречника од 10 м и помоћу овог инструмента израдио је прву радио-карту неба. Реберова посматрања се нису одмах признала у научној јавности, а он је и сам имао проблема са комшијама које су биле забринути због необичне и велике Реберове антене и плашили су се да је то машина за стварање кише.

Када су 1944. године енглески радари усмерени према Ла Маншу примили јаке сигнале, претпостављало се да су детектовани неки сигнали који долазе од Немаца, међутим испоставило се да су зрачења примљена са Сунца које је у том периоду било у максимуму свог циклуса активности, те су се на њему изазивале снажне ерупције пропраћене јаким радио-зрачењем.

Радио астрономија је доживела нагли напредак након Другог светског рата, кроз напредак технологије радио пријемника, антена и употребе рачунара приликом обраде података прикупљених мерењем радио зрачења која потичу са небеских тела.

Радио-зраци

Главни чланак: Радио-зрачење

Радио-таласи су врста електромагнетског зрачења у опсегу електромагнетног спектра на таласној дужини изнад инфрацрвеног спектра. Подручје радијског спектра обухвата таласне дужине од милиметра до километра, односно фреквенције од 3 Хз до 300 ГХз. То су таласи највећих таласних дужина и заједно са инфрацрвеним зрачењем представљају нискоенергетски део спектра.

За астрономију посматрану са Земље од посебног значаја су радио-таласи таласних дужина у интервалу од некоико милиметара до неколико десетина метара, због зога што Земљина атмосфера поред видљивог дела спектра пропушта електромагнетне таласе управо у овом интервалу таласних дужина. Подручја спектра које Зељина атмосфера пропушта називају се прозори, јер омогућавају посматрање свемира са површине Земље. Електромагнетне таласе других подручја који стижу из свемира Земљина атмосфера јако апсорбује и у тим деловима спектра, посматрања се најчешће врше помоћу сателита, док су се у прошлости мерила балонима, ракетама или летелицама.

Извори радио-зрачења

Извори радио-зрачења су сви објекти који зраче у овом спектру. Међу небеске објекте који примарно зраче у овом спектру, спадају пулсари, квазари и радио галаксије. На месту интензивних извора радио-зрачења се често знају откити и други обејкти који врло интензивно зраче у неком другом спектру. Тако су се историјски и детектовале разне галаксије преко њихових врло интензивних језгара која су зрачила у радио-спектру.

• Пулсари

Пулсари су неутронске звезде пречника око 10 км. Њихова главна карактеристика је да изузетно брзо ротирају правећи неколико десетина окрета у секунди. Они испуштају јако електромагнетно зрачење у правцу осе свог магнетног поља. Најчешће зрачење дуж осе је зрачење у облику радио-таласа, мада може бити уочљиво и у другим деловима спектра. Фреквенција пулсирања пулсара поклапа се са његово фреквенцијом ротације.

• Квазари

Квазари су космолошки извори електромагнетног зрачења које показује веома велики црвени помак. Научници се слажу да је велики црвени помак квазара манифестација Хабловог закона, одакле се сазнаје да су квазари веома удаљени од нас. Сматра се да снага квазара сматра потиче од гомилања материје у супермасивне црне рупе, које се налазе у језгрима удаљених галаксија, тако да квазари спадају у општију класу луминознијих објеката под називом активне галаксије. Ниједан тренутно познати механизам функционисања квазара не би могао да објасни његову толико велику снагу и брзу променљивост зрачења.

• Радио галаксије

Радио галаксије су једна врста активних галаксија велике луминозности у радио делу спектра. На изразито велику луминозност утиче синхротронско релативистичко кретање честица у џетовима. Радио галаксије најчешће нису видљиве у оптичко делу спектра, већ је већина њиховог зрачења емитована у радио спектру. По морфолошком облику, ове галаксије су најчешће велике елиптичне галаксије, али постоје и изузеци као што су велике Сејфертове галаксије сличне квазарима.

Радио-телескоп

Цилиндрична параболоидна антена

Радио-телескоп има улогу телескопа у оптичкој астрономији, само што спектар који он посматра није видљиви, већ радио спектар. Радио-телескопи се конструишу као параболичне жичане или металне површине и називају се антене. У антени радио-таласи изазивају врло слабе електричне сигнале. Изазвани електрични напон се у антени појачава више милиона пута. За разлику од Земаљских радио-таласа, радио-зрачење из свемира је много слабије за неколико десетина редова величине. Тако је један од најјачих радио импулса из свемира, радио сигнал са Сунца милион милијарди пута слабији од радио-сигнала емитованих и коришћених на Земљи.

Највећи радио телескопи

Неки од највећих телескопа са једном антеном:

• Аресибо у Порторику, пречника 305 м, изграђен 1963. године
• Ефелсберг 100-метарски радио телескоп, пречника 100 м, изграђен у Немачкој 1971. године
• Јевпаториа РТ-70, пречника 70 м на Криму
• Галенки РТ-70, пречника 70 м који се налази у Русији
• Суффа РТ-70 пречника 70 м у Узбекистану изграђен 2008. године
• Велики милиметарски телескоп, пречника 50 м, налази се у Порторику, а изграђен је 2010. године
• Калтекова субмилиметарска опсерваторија на Хавајима, пречника 10,4 м, изграђена 1985. године

Једни од највећих и најважнијих радио телескопа интерферометра:

• ВЛА телескоп у Новом Мексику који ради од 1980. године
• Мрежа телескопа Ален у Калифорнији изграђен 2007. године
• Мрежа великих милиметарских Атакама телескопа у Чилеу изграђен 2011. године
• Аустралијска мрежа компактних телескопа активна од 1994.
• Комбинована мрежа телескопа за истраживања у милиметарском таласном опсегу у Чилеу
• Европска мрежа ВЛБИ у Европи активна од 1980. године
• Гигантски метроталасни телескоп у Индији
• ЛОФАР у Холандији од 2012. године
• Мрежа Муришонових телескопа која снима у широкомм спектру, Аустралија, од 2012. године

Раздвојна моћ

Поред слабог сигнала, недостатак и проблем при посматрању радио-таласа везан је за раздвојну моћ пријемника.

Прорачун угаоног разлучивања зависи од опсега таласних дужина и пречника објектива. Људско око има просечну раздвојну моћ од 1 лучне минуте, док би просечни оптички телескоп пречника објектива 12,5 цм теоријски могао разлучити предмете унутар 1 лучне секунде. Да би један радио-телескоп имао раздвојну моћ од 1 лучне секунде за таласну дужину од 50 цм, морао би имати параболичну антену пречника од 125 км.

Овај недостатак радио-телескопа решен је тако што се уместо једног радио-телескопа користи низ антена које чине повезан систем и ефективно замењују једну антену истог пречника колико је растојање између 2 антене мањих пречника. Такав систем радио-телескопа назива се интерферометар, по феномену који користи - интерференцији. Овакав систем може само повећати раздвојну моћ, док укупна примљена енергија зрачења зависи само од површине објектива и због тога се праве и радио-телескопи великих полупречника параболичних антена.

Галерија важних радио-телескопа

• 
  ВЛА телескоп
• 
  Мрежа великих милиметарских телескопа Атакама
• 
  РТ-70
• 
  Ефелсберг

Види још

• Радио-таласи
• Радио-аматеризам

Spoljašnje veze

• www.radio-astronomy.net
• National Radio Astronomy Observatory
• What Is Radio Astronomy?