Глава 2. Свет и вещество

2.2. Телескопы

2.2.5. Радиотелескопы

1

Рисунок 2.2.5.1. Радиоантенна Янского

Первым космическое радиоизлучение зарегистрировал Карл Янский в 1931 году. Его радиотелескоп представлял собой вращающуюся деревянную конструкцию, установленную на автомобильных колесах для исследования помех радиотелефонной связи на длинах волн λ = 4 000 м и λ = 14,6 м. К 1932 году стало ясно, что радиопомехи приходят из Млечного Пути, где расположен центр Галактики. А в 1942 было открыто радиоизлучение Солнца.

Любой радиотелескоп по принципу своего действия похож на оптический: он собирает излучение и фокусирует его на детекторе, настроенном на выбранную длину волны, а затем преобразует этот сигнал, показывая условно раскрашенное изображение неба или объекта. В радиоастрономии используются различные типы антенн: дипольные антенны, параболические рефлекторы, радиоинтерферометры. Чаще всего в качестве антенны используется большая вогнутая чаша или зеркало параболической формы. Зеркало отражает радиоволны, которые собираются вблизи фокуса и улавливаются облучателем – полуволновым диполем, принимающим излучение заданной длины волны.

2

Рисунок 2.2.5.2. Радиотелескоп РАТАН-600

В 1963 году начал работать 300-метровый радиотелескоп со сферической антенной в Аресибо на острове Пуэрто-Рико, установленный в огромном естественном котловане, в горах. В 1976 году на Северном Кавказе в России начал работать 600-метровый радиотелескоп РАТАН-600. Угловое разрешение радиотелескопа на волне 3 см составляет 10".

3

Рисунок 2.2.5.3. 15-метровый телескоп Европейской Южной обсерватории

4

Рисунок 2.2.5.4. Радиотелескоп в Аресибо, Пуэрто-Рико

В некоторых обсерваториях используются набор антенн, установленных на большой территории. На радиоастрономической станции ФИАН в Пущино в России введен в строй БСА. Это поле антенн длиной 300 метров и шириной 400 метров; работает БСА на длине волны 3 м.

Угловое разрешение радиотелескопа δ = λ/D редко бывает лучше 1'. Для 300-метрового радиотелескопа в Аресибо на длине волны λ = 70 см теоретическое угловое разрешение будет равно δ = 0,7/300 = 8' – в несколько сот раз хуже, чем у оптических телескопов.

Чтобы существенно улучшить угловое разрешение, в радиоастрономии используют радиоинтерферометры.

Простейший радиоинтерферометр состоит из двух радиотелескопов, разнесенных на расстояние, называемое базой интерферометра. Радиотелескопы, объединенные в единую систему, называют системой апертурного синтеза.

5

Рисунок 2.2.5.5. Система радиотелескопов VLA в Нью-Мексико (США)

Угловое разрешение системы апертурного синтеза VLA Национальной радиоастрономической обсерватории США в Сокорро, состоящей из 27 радиотелескопов, на длине волны 1,3 см составляет 0,05".

Радиоинтерферометр MERLIN в Великобритании, состоящий из 7 радиотелескопов, на длине волны 6 см дает угловое разрешение 0,05".

Налаживают связь между радиотелескопами, находящимися в разных странах и даже на разных континентах. Такие системы получили название радиоинтерферометров со сверхдлинной базой (РСДБ). Такие системы дают максимально возможное угловое разрешение, в несколько тысяч раз лучшее, чем у любого оптического телескопа.

6

Рисунок 2.2.5.6. Радиогелиограф в Нобеяма

Радиообсерватория OVRO (Owens Valley Radio Observatory), расположенная недалеко от Лос-Анджелеса, является одной из крупнейших в мире. Научные наблюдения проводятся на шести радиотелескопах размером 10,4 метров, 40-метровом телескопе и на солнечном радиоинтерферометре, состоящим из 27-метровых антенн. Радиоинтерферометр BIMA (Berkeley-Illinois-Maryland Association) состоит из десяти антенн диаметром 6,1 м каждая. Он работает в миллиметровом диапазоне.

Самый большой полноповоротный радиотелескоп Green Bank telescope (GBT) работает с 2000 года в американском городе Грин-Бэнк (Западная Вирджиния). 100-метровый телескоп GBT изучает излучение комет, пульсаров и далеких галактик.

7

Рисунок 2.2.5.7. Радиоинтерферометр BIMA

8

Рисунок 2.2.5.8. Радиотелескоп в Грин-Бэнк