Esiste un limite cosmico, piuttosto che tecnologico, a ciò che un telescopio può risolvere?

Gli interferometri radio spaziali potrebbero avere una linea di base di milioni di chilometri, ma esiste un punto in cui una linea di base più grande non migliora più la risoluzione perché i fotoni osservati sono distorti prima del loro arrivo? Questa domanda riguarda i limiti tecnologici di risoluzione. Sto invece chiedendo delle limitazioni cosmiche dovute ad esempio al gas interstellare ed extragalattico che disperde la luce.

Questo articolo sui risultati dell'interferometro radio-spaziale / terrestre di RadioAstron è ben al di sopra del mio grado di remunerazione, ma sembra riguardare questo problema. Il sommario dice:

A linee di base più lunghe fino a 235.000 km, dove non ci si aspetterebbe un rilevamento interferometrico del disco di scattering, sono state osservate visibilità significative con ampiezze sparse attorno a un valore costante. Questi rilevamenti danno come risultato una scoperta di una sottostruttura nell'immagine completamente sparsa e allargata della fonte puntuale, PSR B0329 + 54. Attribuiscono completamente alle proprietà del mezzo interstellare.

D: "Esiste un limite cosmico, piuttosto che tecnologico, a ciò che un telescopio può risolvere?

Gli interferometri radio spaziali potrebbero avere una linea di base di milioni di chilometri, ma esiste un punto in cui una linea di base più grande non migliora più la risoluzione perché i fotoni osservati sono distorti prima che arrivino? "

La deviazione del fronte d'onda dallo spettro di un corpo nero e i processi che li creano sono ragionevolmente ben compresi, le fasi dei fronti d'onda in arrivo possono essere misurate per migliorare la direzionalità e ridurre la distorsione. La correlazione delle diverse frequenze consente di rilevare anche piccole quantità di distorsione.

Vedi: " L'evoluzione delle distorsioni spettrali di CMB nell'universo primordiale " (29 settembre 2011), di J. Chluba, RA Sunyaev e il video: " Distorsioni spettrali del CMB e cosa potremmo imparare sull'universo primordiale ", di Jens Chluba e " Science with Distorsional CMB " (27 maggio 2014), di Jens Chluba.

Il metodo è spiegato nel documento " Vincolo di fondo cosmico a microonde su annichilazioni residue di particelle di reliquia " (9 agosto 2000), di McDonald, Scherrer e Walker, pagina 2:

"In questo documento calcoliamo l'energia iniettata nel CMB annichilando le particelle in funzione della loro massa e del tasso di annichilazione (cioè, il prodotto della sezione trasversale e dell'abbondanza al quadrato). Deriviamo vincoli sulle proprietà delle particelle confrontandole con i limiti osservati il potenziale chimico ( ) distorsioni e Compton- distorsioni (§ II). confrontiamo questi vincoli a vincoli simili ottenuti dalla produzione di deuterio fotodissociazione di elio primordiale (§III.A), e dallo sfondo diffusa fotone prodotto dopo ricombinazione da annichilazioni extragalattiche (§III.B) e annichilazioni nell'aureola della Via Lattea (§III.C).$\mu$$y$

II. DISTORSIONI DELLO SPETTRO ENERGETICO CMB

Consideriamo innanzitutto l'effetto dei prodotti di annientamento sullo spettro di energia della CMB. La distorsione dello spettro avviene in due fasi: prima i prodotti di annientamento ad alta energia dissipano rapidamente la loro energia nei fotoni e negli elettroni di fondo, quindi lo sfondo a bassa energia si evolve più lentamente nel tentativo di ripristinare lo spettro di Planck. La permanenza delle distorsioni prodotte dopo è semplice da comprendere nel modo seguente: uno spettro di Planck con una data densità di numero di fotoni deve avere una densità di energia specifica. Per$z ≃ 10^6$$z ≃ 10^6$, i processi non conservanti dei fotoni (scattering Compton doppio e bremsstrahlung) sono inefficienti nel plasma di fondo. Pertanto, se l'energia viene iniettata nel CMB ma non il numero corretto di fotoni, non è possibile ripristinare uno spettro di Planck. Discutiamo ora più in dettaglio la forma delle distorsioni prodotte in diversi intervalli di spostamento verso il rosso. ... '.

Vedi: " Offerte di nuove tecnologie per ampliare la visione per la radioastronomia ". Anche una piccola antenna è molto capace, questa piccola antenna può vedere contemporaneamente in sette direzioni:

^{[Clicca sull'immagine per ingrandire]}

L'ottica adattiva viene utilizzata con alcuni telescopi ottici, nessun motivo per non applicare lo stesso algoritmo a VLBI.

" Ottica adattiva: Very Large Telescope dell'ESO vede quattro volte la prima luce (laser) " (07/11/2016):

"... anche nei migliori siti ottici sulla Terra come il vertice di 2600 m del Cerro Paranal o il vertice di 4205 m del Mauna Kea alle Hawaii, le variazioni dell'indice di rifrazione nell'atmosfera portano a una risoluzione limitata all'osservazione di 0,4 arcsec in contrasto con la risoluzione teorica limitata dalla diffrazione inferiore a 0,02 arcsec per i telescopi VLT da 8,2 m .

" PKS 1954-388: RadioAstron Detection su 80.000 km Baseline and Multiwavelength Observations " (5 maggio 2017), di Edwards, Kovalev, Ojha, An, Bignall, Et al .:

" 1 INTRODUZIONE

Una grande sfida in astronomia è la lotta per osservare oggetti con una risoluzione angolare sufficiente a sondare i meccanismi fisici sottostanti. Le lunghezze d'onda più lunghe della radioastronomia hanno inizialmente reso più difficile la ricerca di una risoluzione angolare elevata, ma la relativa facilità di preservare le informazioni di fase ha permesso la tecnica dell'interferometria di base molto lunga (VLBI). L'Intercontinental VLBI raggiunge abitualmente risoluzioni angolari su scala milliseconda e l'estensione delle linee di base tra i telescopi nello spazio, con i telescopi basati su satelliti, produce attualmente la massima risoluzione angolare raggiunta in astronomia ".

C'è un documento più recente di quello a cui ti sei collegato, usando una linea di base più lunga, con risultati migliori. Vedi: " PSR B0329 + 54: Sottostruttura nell'immagine allargata a dispersione scoperta con RadioAstron su basi fino a 330.000 km " (13 settembre 2016), di Popov, Bartel, Gwinn, Johnson, Andrianov, Fadeev, Et al., La conclusione a pagina 8:

" 7 SINTESI E CONCLUSIONI

Qui riassumiamo le nostre osservazioni e risultati e diamo le nostre conclusioni.

(i) Abbiamo fatto osservazioni VLBI su PSR B0329 + 54 con RadioAstron a 324 MHz su linee di base proiettate fino a 330.000 km o 350 M . Il nostro obiettivo era di investigare le proprietà di scattering dell'ISM che influenzano le osservazioni radio di tutte le fonti celesti. Mentre i risultati di tali osservazioni sono generalmente influenzati dalla convoluzione della struttura della sorgente con i processi di scattering, le pulsar sono praticamente puntiformi e le firme nei risultati osservazionali possono essere direttamente correlate alle proprietà di scattering ISM.$\lambda$

(ii) La funzione di visibilità alle linee di base terra-terra corte manifesta un singolo picco luminoso nello spazio di ritardo che svanisce sulle linee di base spazio-terra lunghe. Pertanto, il disco di scattering di PSR B0329 + 54 è stato completamente risolto su linee di base spaziali da 15.000 a 30.000 km. L'FWHM del diametro angolare è 4,8 ± 0,8 mas a 324 Hz.

(iii) La scala della lunghezza diffrattiva o la dimensione del punto di diffrazione vicino alla Terra è di 17000 ± 3, 000 km.

(iv) Con l'ipotesi di irregolarità turbolente e su larga scala nel plasma, l'effettivo schermo di dispersione si trova a d / D = 0,6 ± 0,1 o leggermente più della metà della distanza dalla Terra alla pulsar.

(v) A linee di base proiettate più a lungo, fino a 330.000 km, sono state rilevate ampiezze di visibilità significative, sebbene non ci si aspettasse dal disco di scattering . Sono sparsi attorno a una media che rimane approssimativamente costante fino alle linee di base più lunghe. Questo risultato indica che la sottostruttura è stata scoperta nell'immagine allargata a dispersione di PSR B0329 + 54 ".

La tua ultima domanda:

D: "Sto invece chiedendo delle limitazioni cosmiche dovute ad esempio al gas interstellare ed extragalattico che disperde la luce".

Poiché stai osservando così tante frequenze da così tante angolazioni per un lungo periodo di tempo, è possibile usare un supercomputer per vedere attraverso (intorno) atomi, nebbia, polvere.

Ecco alcune spiegazioni dei laici:

Video di Ted Talks: " Guarda il movimento invisibile, ascolta suoni silenziosi "

CNN YouTube: "La nuova tecnologia rende invisibili le truppe "

Ascendent Technology YouTube " Telecamere PTZ termiche a infrarossi e visibili Telecamere PTZ Monitoraggio e rilevazione incendi Vedi attraverso fumo e foschia "