כיצד גלי רדיו עוזרים לנו להבין את היקום

בני האדם תופסים את היקום באמצעות אור גלוי שאנו יכולים לראות בעיניים. עם זאת, יש יותר בקוסמוס את מה שאנחנו רואים באמצעות האור הנראה הזורם מכוכבים, כוכבי לכת, ערפיליות וגלקסיות. עצמים ואירועים אלה ביקום מפטרים גם צורות קרינה אחרות, כולל פליטות רדיו. אותם אותות טבעיים ממלאים חלק חשוב מהקוסמיקה של איך ומדוע עצמים ביקום מתנהגים כמו שהם מתנהגים.

גלי רדיו הם גלים אלקטרומגנטיים (אור), אך איננו יכולים לראות אותם. יש להם אורכי גל בין מילימטר (אלף מטר) ל -100 ק"מ (קילומטר אחד שווה לאלף מטר). מבחינת התדירות, זה שווה ל -300 גיגה-הרץ (גיגה-הרץ אחת שווה למיליארד הרץ) ו -3 קילוהרץ. הרץ (מקוצר ל- Hz) היא יחידה למדידת תדר נפוצה. הרץ אחד שווה למחזור תדרים אחד. אז, אות 1-הרץ הוא מחזור אחד בשנייה. רוב האובייקטים הקוסמיים פולטים אותות במאות עד מיליארדי מחזורים בשנייה.

לעתים קרובות אנשים מבלבלים בין פליטות "רדיו" לבין משהו שאנשים יכולים לשמוע. זה בעיקר בגלל שאנחנו משתמשים ברדיו לתקשורת ובידור. אבל, בני האדם לא "שומעים" תדרי רדיו מאובייקטים קוסמיים. האוזניים שלנו יכולות לחוש בתדרים מ 20 הרץ ל 16,000 הרץ (16 קילו הרץ). רוב האובייקטים הקוסמיים פולטים בתדרי מגהרץ, שהם הרבה יותר גבוהים ממה שהאוזן שומעת. זו הסיבה שאסטרונומיה רדיו (יחד עם רנטגן, אולטרה סגול ואינפרא אדום) נחשבת לעתים קרובות לחשוף יקום "בלתי נראה" שאנחנו לא יכולים לראות או לשמוע.

גלי רדיו בדרך כלל נפלטים על ידי חפצים אנרגטיים ופעילויות ביקום. ה שמש הוא המקור הקרוב ביותר לפליטות רדיו מעבר לכדור הארץ. יופיטר פולט גם גלי רדיו, וכך גם אירועים המתרחשים בשבתאי.

אחד המקורות החזקים ביותר לפליטת רדיו מחוץ למערכת השמש, ומעבר לגלקסיית שביל החלב, מגיע גלקסיות פעילות (AGN). עצמים דינמיים אלה מופעלים על ידי חורים שחורים סופר-מסיביים בליבותיהם. בנוסף, מנועי החורים השחורים הללו ייצרו מטוסי חומר מאסיביים הזוהרים בהיר בפליטות רדיו. לעתים קרובות אלה יכולים להאשים את הגלקסיה כולה בתדרי רדיו.

פולסרים, או כוכבי נויטרונים מסתובבים, הם גם מקורות חזקים לגלי רדיו. עצמים חזקים וקומפקטיים אלה נוצרים כאשר כוכבים מאסיביים מתים כמו סופרנובות. הם שני רק בחורים שחורים מבחינת הצפיפות האולטימטיבית. עם שדות מגנטיים חזקים וקצב סיבוב מהיר, אובייקטים אלה פולטים ספקטרום רחב של קרינה, והם "בהירים" במיוחד ברדיו. כמו חורים שחורים סופר-מסיביים, נוצרים מטוסי רדיו עוצמתיים, הנובעים מהקטבים המגנטיים או מכוכב הנויטרונים המסתובב.

פולסרים רבים מכונים "פולסרי רדיו" בגלל פליטת הרדיו החזקה שלהם. למעשה, נתוני ה- טלסקופ חלל קרני פרמה הראו ראיות לזן חדש של פולסרים שנראה החזק ביותר בקרני גאמא במקום הרדיו הנפוץ יותר. תהליך היצירה שלהם נשאר זהה, אך הפליטות שלהם מספרות לנו יותר על האנרגיה הכרוכה בכל סוג אובייקט.

שרידי סופרנובה עצמם יכולים להיות פולטים חזקים במיוחד של גלי רדיו. ערפילית הסרטן מפורסמת בזכות אותות הרדיו שלה התריע האסטרונום ג'וסלין בל לקיומה.

אסטרונומיה רדיו היא חקר אובייקטים ותהליכים בחלל הפולטים תדרי רדיו. כל מקור שהתגלה עד היום הוא מקור טבעי. הפליטות נאספות כאן בכדור הארץ על ידי טלסקופים רדיו. אלה מכשירים גדולים, מכיוון שנחוץ שאזור הגלאי יהיה גדול מאורכי הגל הניתנים לגילוי. מכיוון שגלי רדיו יכולים להיות גדולים ממטר (לפעמים גדולים בהרבה), טווחי היקף הם בדרך כלל יותר ממספר מטרים (לפעמים 30 מטר רוחב ומעלה). אורכי גל מסוימים יכולים להיות גדולים כמו הר, וכך אסטרונומים בנו מערכים מורחבים של טלסקופים רדיו.

ככל ששטח האיסוף גדול יותר, בהשוואה לגודל הגלים, כך יש לרזולוציה הזוויתית שיש לטלסקופ רדיו. (רזולוציה זוויתית היא מדד לכמה קרובים יכולים להיות שני עצמים קטנים לפני שלא ניתן להבחין ביניהם.)

מכיוון שלגלי רדיו יכולים להיות אורכי גל ארוכים מאוד, טלסקופי רדיו סטנדרטיים צריכים להיות גדולים מאוד על מנת להשיג דיוק מסוג כלשהו. אך מכיוון שבניית טלסקופי רדיו בגודל אצטדיון יכולה להיות אוסרת עלות (במיוחד אם תרצו כדי שיהיה להם יכולת היגוי בכלל), דרושה טכניקה נוספת בכדי להשיג את הרצוי תוצאות.

פותח באמצע שנות הארבעים של המאה העשרים, אינטרפרומטריה רדיו שואפת להשיג את סוג הרזולוציה הזוויתית שתגיע ממנות גדולות להפליא ללא ההוצאה. אסטרונומים משיגים זאת על ידי שימוש במספר גלאים במקביל זה לזה. כל אחד חוקר את אותו האובייקט באותו זמן כמו האחרים.

בעבודה משותפת, טלסקופים אלו פועלים למעשה כטלסקופ ענק אחד בגודל כל קבוצת הגלאים יחד. לדוגמה, למערך הבסיס הגדול מאוד יש גלאים שנמצאים במרחק של 8,000 מיילים זה מזה. באופן אידיאלי, מערך של טלסקופי רדיו רבים במרחקי הפרדה שונים יפעלו יחד כדי לייעל את הגודל האפקטיבי של אזור האיסוף וכן לשפר את רזולוציית המכשיר.

עם יצירת טכנולוגיות תקשורת ותזמון מתקדמות, התאפשר להשתמש בטלסקופים ש קיימים במרחקים גדולים זה מזה (מנקודות שונות ברחבי העולם ואפילו במסלול סביב כדור הארץ). טכניקה זו, המכונה אינטרפרומטריה בסיסית ארוכה מאוד (VLBI), משפרת משמעותית את היכולות של טלסקופי רדיו בודדים ומאפשרת לחוקרים לבדוק כמה מהדינמיים ביותר חפצים ב יקום.

רצועת גלי הרדיו חופפת גם את פס המיקרוגל (מילימטר עד מטר). למעשה, מה שמכונה בדרך כלל אסטרונומיה ברדיו, היא באמת אסטרונומיה במיקרוגל, למרות שכמה מכשירי רדיו אכן מזהים אורכי גל הרבה מעבר למטר.

זהו מקור לבלבול מכיוון שפרסומים מסוימים יפרטו את רצועות המיקרוגל והלהקות בנפרד, בעוד שאחרים פשוט ישתמשו במונח "רדיו" כדי לכלול גם את הלהקה הקלאסית וגם את המיקרוגל להקה.

נערך ועודכן על ידי קרולין קולינס פיטרסן.