Лого Сделано у нас
84

Радиоастрон побил все рекорды по угловому разрешению

  • Радиоастрон. Спектр-Р
  • Радиоастрон. Спектр-Р

В рамках ранней научной программы миссии «РадиоАстрон» изучались три группы космических объектов: квазары - ядра далеких галактик, пульсары - нейтронные звезды нашей галактики, мазеры - области образования звезд в нашей галактике. В начале 2013 года получены новые важнейшие результаты.

 


«РадиоАстрон» и рекорды

С помощью проекта «РадиоАстрон» удалось побить все мировые рекорды по угловому разрешению, реализовав самый зоркий глаз за всю историю. Интерференционные сигналы от далеких ультракомпактных галактик уверенно зарегистрированы на базе Земля-Космос до 20 диаметров Земли! В частности, удалось побить рекорд, поставленный в 2012 году наземным интерферометром при наблюдениях на волне 1.3 мм. Достигнуто угловое разрешение в 40 микросекунд дуги.

  • Рис. 1: Рекордные обнаружения ультракомпактных ядер активных галактик в проекте «РадиоАстрон». На традиционной диаграмме представлена величина отклика в зависимости от запаздывания (delay) и частоты интерференции (fringe rate). Слева - квазар 3C273, диапазон 18 см, база интерферометра 13.5 диаметров Земли, РадиоАстрон-Аресибо/США, 20 января 2013 г. В центре - активная галактика BL Lacertae, диапазон 6 см, база интерферометра 19 диаметров Земли, РадиоАстрон-Эффельсберг/Германия, 28 ноября 2012 г. Справа - квазар 3C273, диапазон 1.3 см, база интерферометра 8 диаметров Земли, РадиоАстрон-GBT/США, 2 февраля 2013 г.
  • Рис. 1: Рекордные обнаружения ультракомпактных ядер активных галактик в проекте «РадиоАстрон». На традиционной диаграмме представлена величина отклика в зависимости от запаздывания (delay) и частоты интерференции (fringe rate). Слева - квазар 3C273, диапазон 18 см, база интерферометра 13.5 диаметров Земли, РадиоАстрон-Аресибо/США, 20 января 2013 г. В центре - активная галактика BL Lacertae, диапазон 6 см, база интерферометра 19 диаметров Земли, РадиоАстрон-Эффельсберг/Германия, 28 ноября 2012 г. Справа - квазар 3C273, диапазон 1.3 см, база интерферометра 8 диаметров Земли, РадиоАстрон-GBT/США, 2 февраля 2013 г.


«РадиоАстрон» и межзвездная среда

Современная теория межзвездной плазмы в нашей галактике предсказывала, что длинноволновое радиоизлучение от пульсаров и квазаров будет размываться и, в результате, «РадиоАстрон» не сможет зарегистрировать от них сигналы на больших наземно-космических базах для длин волн 18 и 92 см. Результаты полностью опровергли это предсказание (см. рисунки 1 и 2), разойдясь с теорией в 10100 раз!

Это открытие полностью меняет существующее понимание структуры межзвездной плазмы в нашей галактике.

 

  • Рис. 2: Структура интерференционного отклика далекого пульсара В0329+55, находящегося на расстоянии 6 тысяч световых лет. Для источника, не подвергшегося эффектам рассеяния, на представленной диаграмме должен быть единственный пик. На самом деле наблюдается тесный ансамбль интерференционных откликов, каждый из пиков которого соответствует интерференции лучей, прошедших через свою комбинацию преломлений на неоднородностях плазмы.
  • Рис. 2: Структура интерференционного отклика далекого пульсара В0329+55, находящегося на расстоянии 6 тысяч световых лет. Для источника, не подвергшегося эффектам рассеяния, на представленной диаграмме должен быть единственный пик. На самом деле наблюдается тесный ансамбль интерференционных откликов, каждый из пиков которого соответствует интерференции лучей, прошедших через свою комбинацию преломлений на неоднородностях плазмы.


«РадиоАстрон»  и галактическая вода

Обнаружено мазерное излучение воды от ультракомпактного облака, размером 8 диаметров Солнца, в области формирования массивных звезд W3IRS5, расположенной на расстоянии 5.5 тысяч световых лет в спиральном рукаве Персея нашей галактики (см. рисунки 3 и 4).

Этот результат позволит ученым лучше понять процесс образования массивных звезд.

 

  • Рис. 3: Интерференционный отклик от области звездообразования W3IRS5 по наблюдениям РадиоАстрон с испанским телескопом Йебес. По вертикальной оси: амплитуда коррелированного сигнала. Горизонтальные оси: остаточные величина частоты интерференции и спектральная частота.
  • Рис. 3: Интерференционный отклик от области звездообразования W3IRS5 по наблюдениям РадиоАстрон с испанским телескопом Йебес. По вертикальной оси: амплитуда коррелированного сигнала. Горизонтальные оси: остаточные величина частоты интерференции и спектральная частота.

Пресс-служба Роскосмоса и АКЦ Физического института им. П.Н.Лебедева Российской академии наук (АКЦ ФИАН)

  • 0
    Нет аватара KPVT
    06.03.1312:40:14
    Кто не вкурсе, именно этот аппарат должен найти "кротовые норы" во Вселенной. Если это ему удастся, то это будет покруче колумбовых открытий своего времени.
    • 0
      Филипп Терехов Филипп Терехов
      06.03.1316:35:52
      Расскажите подробнее, пожалуйста, по каким признакам он их искать будет?
      Отредактировано: Филипп Терехов~16:35 06.03.13
    • 0
      Zveruga Zveruga
      06.03.1320:59:52
      Этот аппарат должен найти кольцо излучающей материи вокруг черных дыр в центрах галактик. Сейчас теория черных дыр предпологает существаование этого кольца. Найдут кольцо, значит найдут черную дыру. Другими способами её не обнаружить. Это одна из основных целей РадиоАстрона.
  • 0
    Нет аватара alienless
    06.03.1312:49:49
    Современная теория межзвездной плазмы в нашей галактике предсказывала, что длинноволновое радиоизлучение от пульсаров и квазаров будет размываться и, в результате, «РадиоАстрон» не сможет зарегистрировать от них сигналы на больших наземно-космических базах для длин волн 18 и 92 см. Т.е. на рисунке 2 по теории мы не должны были вообще пиков увидеть?
  • 0
    Gubichev Gubichev
    06.03.1313:40:13
    Набор непонятных слов и диаграмм, но за заголовок, думаю, можно поставить +    
    • 0
      Нет аватара koshak
      06.03.1315:33:18
      Мой дипломный руководитель сказал бы так: "Отличные картинки, очень красивые и совершенно непонятные"   
    • 0
      Филипп Терехов Филипп Терехов
      06.03.1316:37:53
      Да-а, это, увы, не Хаббл, чтобы красивые картинки публиковать. Надеюсь, среди тех, кто работает с "Радиоастроном", найдется популяризатор, который сможет нам качественно объяснять, что хорошего в этих непонятных картинках.
      • 0
        Нет аватара WJ
        06.03.1318:35:53
        Пф-ф! Если просто эти графики представить в двухмерном виде с кодировкой интенсивности цветом получатся вполне себе обычные, понятные и красивые "фотографии".

         © cdn.lenta.ru

        • 0
          Нет аватара WriteThrough
          06.03.1321:47:53
          Это "Хаббл".
          • 0
            Нет аватара Ванек Олофинский
            07.03.1303:05:23
            Все ссылки ведут к Радиоастрону, если у вас есть данные, благодаря которым можно приписать это изображение Хабблу, то пожалуйста, ссылки в студию
        • 0
          Нет аватара Ezhen
          07.03.1323:38:16
          Вы ошиблись. Приведенная картинка - это радиокарта источника. Это видно, например, по масштабной линейке, которая отмечена в парсеках (единица измерения расстояния). А приведенные в заметке графики являются результатами корреляционной обработки сигналов, принятых на паре радиотелескопов (в подписях указано каких). По горизонтальным осям там отложены частота интерференции и задержка, по вертикальной - величина отклика. Наблюдая во времени величину и положение пика на графиках для разных баз (разных пар телескопов), как раз и строят карты, подобные приведенной Вами. И еще много чего хорошего делают     Кстати, если я правильно понимаю подписи над графиками, то на среднем графике рисунка 1 и на рисунке 2 даны результаты для пар Эффельсберг-Сардиния и Сардиния-ГринБэнк, то есть они получены без использования собственно космического телескопа.    
  • Комментарий удален
  • 0
    Doc Doc
    06.03.1315:57:25
    Эти картинки имеют скорее научное значение. При точной направленности телескопа на какой-то протяженный источник вот так выглядит 1 (одна) наблюдаемая точка. Для синтеза изображения самого объекта в радиодиапазоне нужно получить очень много таких изображений. Но даже сами изображения точек уже несут информацию о состоянии материи между наблюдаемой точкой и телескопом. Если тут есть физики - пусть попробуют объяснить получше. Уже доступны в инете и синтезированные картинки протяженных объектов. А эти рисунки висели на сайте Роскосмоса вместе с новостью. Наверное, они там в Роскосмосе что-то знают.    
    Отредактировано: Doc~15:59 06.03.13
  • 0
    Нет аватара gaws
    06.03.1316:21:00
    Уже не первый раз читаю новости по РадиоАстрону - понимаю, что очень круто, но так же понимаю, что ничего не понимаю по тексту. Вот бы более публицистическим, так сказать, научно-популярным языком описать задачи, возможности и достижения данного агрегата. А так " + " конечно же.
    • 0
      user78 user78
      06.03.1316:28:14
      Вот бы более публицистическим, так сказать, научно-популярным языком описать задачи, возможности и достижения данного агрегата.
      См интервью ниже - как раз научно-популярным языком всё рассказано.    
      • 0
        Нет аватара gaws
        06.03.1316:36:46
        Ага, спасибо, сейчас ребенка из садика заберу - обязательно почитаю.
  • 0
    user78 user78
    06.03.1316:26:40
    Вот очень интересное и доступное интервью старшего научного сотрудника Астрокосмического центра Физического института РАН Юрия Ковалева про Радиоастрон:
     http://www.vesti.ru/videos?vid=479566 

    Ну и ещё несколько небольших видео (можно посмотреть масштабы нашего космического телескопа):
     http://www.vesti.ru/doc.html?id=674970 
     http://www.vesti.ru/doc.html?id=429883 
     http://www.vesti.ru/doc.html?id=641205 
    Отредактировано: user78~15:21 03.04.13
  • 0
    Нет аватара Tariko
    06.03.1317:27:28
    С "диаметром" в 340 000 000 метров было бы странно если бы он такого не добился )) P.S. Кстати, юмор в том, что это ещё не предел. Радиоастрон это интерферометр и сейчас он работает в паре с наземными обсерваториями, раскиданными по миру, а если бы он работал в паре со вторым таким спутником - можно было бы получить ещё лучшее разрешение, к тому же не искажённое атмосферой и магнитным полем Земли.
    Отредактировано: Tariko~17:31 06.03.13
    • 0
      Нет аватара Ruspb
      06.03.1317:39:34
      Думаю, что за этим дело не встанет в будущем.
      • 0
        Нет аватара Tariko
        06.03.1317:46:56
        Возможно. Но пока, я так понимаю, Радиоастрона хватает, а вторым аппаратом такого плана грозились запустить Миллиметрон на спутнике Спектр-М. С сайта: "космический комплекс для астрофизических исследований в миллиметровом, субмиллиметровом и инфракрасном диапазонах электромагнитного спектра". У Радиоастрона диапазоны 92; 18; 6,2; 1,2-1,7 см.
        Отредактировано: Tariko~17:47 06.03.13
        • 0
          Zveruga Zveruga
          06.03.1321:05:08
          Миллиметрон уже может делать "картинки" неба, только эти картинки будут как в тепловизоре или как в терагерцовой камере, которые в аэропортах стоят. Терагерцовые волны способны легко проходить сквозь материю. Благодаря такой частоте собираются увидеть больше чем видит Хаббл. Но картинки не обязаны быть блеклыми как в тепловизоре и терагерцовой камере. Ученые сейчас берут такие картинки и градуируют по цветовой шкале (в самом простом понимании поднимают частоту цветов ИК картинки). Получаются полноцветные картинки, очень зрелищные.
          Отредактировано: Zveruga~21:07 06.03.13
          • 0
            user78 user78
            07.03.1300:56:09
            Миллиметрон уже может делать "картинки" неба
            Ещё раньше чем Миллиметрон (2018) запустят Спектр-УФ "Ультрафиолет" (2015 или 2016):

             © Фото из открытых источников

             © Фото из открытых источников

            http://ru.wikip...коп_Т-170М http://www.astr...axy.ru/888.html http://poan.ru/.../2188-ultrafiol У него помимо камер UV-диапазона будет и одна камера для съемки в видимом диапазоне:

            Блок камер поля (БКП) обсерватории ВКО-УФ предназначен для получения прямых снимков в УФ- и видимом диапазонах спектра астрономических объектов вплоть до 30-й видимой звездной величины. В БКП включены три камеры, основные характеристики которых приведены в следующей таблице. .... Ближний УФ (NUV) Дальний УФ (FUV) Оптический (UVO) Спектральный диапазон 115-190 нм 150-280 нм 200-800 нм
            так что при желании даже Юпитер с Марсом можно поснимать в привычных цветах.    
            Отредактировано: user78~00:59 07.03.13
            • 0
              Нет аватара Tariko
              08.03.1302:17:02
              Даже Юпитер с Марсом можно поснимать в привычных цветах.
              Это ещё надо бы уточнить. Если они оба интерферометры, то в пределах звёздной системы они просто ничего не видят.
              • 0
                MiG-42MFI MiG-42MFI
                11.03.1312:05:51
                Они не интерферометры, но Марс и Юпитер в любом случае являются для них третьестепенными объектами для наблюдений просто в силу своей высокой исследованности.
          • 0
            Нет аватара Tariko
            08.03.1302:13:35
            Я с этим проектом знаком слабо, планировал почитать ближе к пуску, когда информации будет больше. У Хаббла в его время было одно существенное преимущество - его красочные фотки было проще показать, что бы объяснить чем учёные вообще занимаются и как это круто. В той стране это означало финансирование. У нас главный возможный плюс(помимо собственно открытий, понятных только ограниченному кругу лиц) это популяризация науки.
    • 0
      Zveruga Zveruga
      06.03.1321:03:33
      В идеале запустить два спутника стоящих на одной линии с Солнцем и вращающихся вокруг Солнца, тогда можно еще более гигантский результат получить.
      • 0
        Нет аватара WriteThrough
        06.03.1321:45:24
        Вы имеете ввиду точки Лагранджа?
        • 0
          Zveruga Zveruga
          06.03.1323:04:38
          Я имею ввиду сделать спутники спутниками Слнца, как планета Земля. Диаметр интерферометра при нахождении спутников на орбите Земли будет равен диаметру орбиты Земли вокруг Солнца. Спутники должны распологаться по обоим сторонам от Солнца и должны быть видимыми нам, чтобы принимать с них информацию.
          Отредактировано: Zveruga~23:06 06.03.13
          • 0
            Нет аватара Maxim Litvinov
            07.03.1307:08:04
            Если распологать спутник на орбите Земли, то Вы описали как раз точки Лагранжа. Их 5. Одна за Солнцем, две по бокам, одна перед Землёй, и последняя за Землёй. Ну а т.к. планет у нас в системе больше, то всё становится несколько более интересным.
      • 0
        Нет аватара Tariko
        08.03.1302:32:20
        На телефоне я было написал подробный ответ, но, к сожалению, сессия слетела и текст пропал. Очень жаль - восстанавливать всё не буду. В двух словах - есть 5 точек, называемых точками Лагранжа, гравитационные силы в которых достаточно стабильны из них 3 находятся на прямой, проходящей через оба объекта(для системы Солнце-Земля это будут точки с двух сторон от Земли и за Солнцем). При этом точка L1 находится между Солнцем и Землёй, L2 - с другой стороны Земли, а L3 - за Солнцем. Можно расположить 2 таких спутника в точках L4 и L5, но там есть свои нюансы. Например:
        В 2011 году в системе Солнце — Земля в троянской точке L4 обнаружен астероид. В L5 пока не обнаружено троянских астероидов, но там наблюдается довольно большое скопление межпланетной пыли.
        Это помимо проблемы вывода туда чего бы то ни было и общения с этим чем-то. Да и в случае чего ввиду дефицита этих точек может возникнуть международный диспут о том, чьи спутники имеют право там висеть. В целом, я так думаю, в Роскосмосе сидят куда более сведущие люди, которые примут оптимальные решения.
    • 0
      Нет аватара ak262
      07.03.1314:06:42
      а если бы он работал в паре со вторым таким спутником - можно было бы получить ещё лучшее разрешение
      К сожалению, не все так просто. Разрешение интерферометра зависит не только от базы (расстояния между приемниками), но и от отношения сигнал/шум, которое зависит от эффективной площади антенны. Поэтому пара антенн малой площади (космические антенны), работая на бОльшей базе, может оказаться менее чувствительными, чем одна маленькая и одна большая (наземная) антенна, работающие на меньшей базе.
      • 0
        Нет аватара Ezhen
        07.03.1323:55:17
        Справедливости ради скажу, что угловое разрешение, то есть способность различать две близко расположенные детали источника излучения, все-таки зависит от базы и длины волны. А от отношения сигнал/шум зависит чувствительность, определяющая способность наблюдать слабые источники. Но сделанный вывод при этом верен:
        Поэтому пара антенн малой площади (космические антенны), работая на бОльшей базе, может оказаться менее чувствительными, чем одна маленькая и одна большая (наземная) антенна, работающие на меньшей базе
        К сожалению, не все так просто
        мягко говоря    
        • 0
          Нет аватара ak262
          10.03.1313:15:43
          Справедливости ради скажу, что угловое разрешение
          Ну давайте позанудствуем     Для двухантенного интерферометра: разрешение ~ delta(групповой задержки)/D ~ Noise/Signal/D ~ 1/D/Sqrt(S*(Aэфф1*Aэфф2*f*t)/)(Tп1*Tп2)), где S-спектр. плотн. потока источника, Aэфф1, Aэфф2 - эффективные площади антенн, f - используемая полоса частот, t - время накопления, Tп1,Tп2 - шумовые температуры приемных систем, D - база интерферометра, delta(групповой задержки) - погрешность определения групповой задержки. Где-то так. Поскольку с Аэфф, f, Тп, да и t у космического радиоителескопа не очень - то имеем что имеем.
          Отредактировано: ak262~13:17 10.03.13
          • 0
            Нет аватара Ezhen
            11.03.1322:49:47
            В вашей цепочке формул не верно первое же утверждение. Если можете его как-то доказать - извольте. Но было бы глупо спорить с давно известным фактом - угловое разрешение интерферометра определяется шагом интерференционных полос, который равняется отношению длины волны к базе (при направлении антенн в зенит). Не вынуждайте меня искать ссылки на литературу.     Что же до того, что вы написали, то я кажется догадываюсь, откуда это взялось. Похоже, вы перепутали угловое разрешение с точностью определения положения. Она-то как раз определяется отношением СКО ошибки определения групповой задержки к базе. Ну а СКО ошибки задержки уже, да, обратно пропорционально SNR. Если это вас не убедит, давайте еще посмотрим на такой пример. Пусть у нас есть интерферометр из двух антенн диаметром 10м, дающий на какой-то длине волны разрешение, например, 1". На нем мы наблюдаем два сильных источника, разнесенных на 0.1", т.е. видим их, как один источник. Так как источники сильные, то SNR на выходе коррелятора равно, например, 100. Теперь, подозревая, что источников два и послушав Вас, мы построили рядом с 10-метровыми антеннами новые 100-метровые антенны. Пусть КИП и прочие параметры у них будут такие же, так что эффективная площадь увеличилась в 100 раз. Так как SNR ~ sqrt(Aэфф1*Аэфф2)=Аэфф (антенны одинаковые), то SNR при тех же наблюдениях на 100-меторвых антеннах тоже возрастет в 100 раз, и станет 10000. Теперь вопрос: вы действительно уверены, что, в соответствии с вашими словами и формулами, вы получите разрешение 0.01" и разрешите источники?
      • 0
        Нет аватара Tariko
        08.03.1302:05:32
        Я подозревал что-то подобное. Я интересующийся технарь(что при наличии интернета делает человека почти всеведущим экспертом мирового уровня в области всего     ), но не профессионал. Тем не менее, мне казалось, что атмосфера и магнитные поля всё-таки мешают интерферометрам. Про рефлекторы говорят, что буквально 10м. в космосе это куда круче, чем 30м. на Земле, а сделать хороший телескоп с зеркалом в 30м. куда сложнее, чем запустить 10м. в космос. Скорее всего для сантиметровых волн атмосферные и магнитные искажения ещё не критичны, а вот для ИК-диапазона Миллиметрона уже могут сыграть. Впрочем, понятно, что занимаются этим проектом люди куда умнее(а главное - опытнее) меня, так что я как обыватель могу только порадоваться за успехи наших(и не только, всё-таки Радиоастрон проект международный, но уникальная часть в нём - Российская) учёных.
        • 0
          Нет аватара ak262
          10.03.1313:21:30
          Тем не менее, мне казалось, что атмосфера и магнитные поля всё-таки мешают интерферометрам.
          Атмосфера (в особенности ионосфера) мешают (как ослаблением, так и искжаением фазы призодящего сигнала), но насколько мешают - сильно зависит от длины волны. Скажем, в диапазоне "миллиметрона" атмосфера просто ничего практически не пропускает, в диапазоне же "Радиоастрона" атмосфера радиопрозрачна, так что утверждение "10 м в космосе круче 30 м на Земле" зависит от длины волны (вполне применимо на коротких миллиметровых волнах).
          а сделать хороший телескоп с зеркалом в 30м. куда сложнее, чем запустить 10м. в космос.
          Вот это точно неверно.
          Радиоастрон проект международный, но уникальная часть в нём - Российская) учёных.
          Радиоастрон как раз в очень большой степени национальный проект, в незарактерно большой, я бы сказал. по нынешним временам.
          • 0
            Нет аватара Tariko
            10.03.1320:09:14
            насколько мешают - сильно зависит от длины волны.
            Так именно это и написал:
            Скорее всего для сантиметровых волн атмосферные и магнитные искажения ещё не критичны, а вот для ИК-диапазона Миллиметрона уже могут сыграть.
            а сделать хороший телескоп с зеркалом в 30м. куда сложнее, чем запустить 10м. в космос.
            Вот это точно неверно.
            Об этом мне весьма уверенно заявляли люди, куда более увлечённые астрономией, да и логика говорит о том, что сложность изготовления идеального изогнутого зеркала растёт экспоненциально с ростом его размера.
            • 0
              Нет аватара ak262
              11.03.1311:50:45
              Об этом мне весьма уверенно заявляли люди, куда более увлечённые астрономией
              Не знаю, что именно они имели в виду. Строительство 30-м радиотелескопа на длину волны до 1.8 см - рутинная задача, это достаточно дешевые инструменты (от 10 млн долл.) которые пекут как пирожки.
              • 0
                Нет аватара Ezhen
                11.03.1323:14:26
                Я не антеннщик, но возможно штука в том, что в невесомости нет проблем с деформациями конструкции, ветроустойчивостью и другими земными радостями, которые с увеличением диаметра инструмента сильно усугубляются. Но все равно слабо верится, что 10м в космосе - проще.
                • 0
                  Нет аватара ak262
                  12.03.1312:15:45
                  Я тоже не антенщик. Но в создании космических антенн свои заморочки, в частности, нельзя запульнуть в космос 10-м цельное зрекало, следовательно, его надо сделать складным со всеми вытекающими. Ветровые и гравитационные нагрузки нам с успехом заменят термические и динамические (при старте). И, что немлаоважно, зеркало на орбите не подкорректируешь, системы автоподстройки зеркала - дорогое и сложное удовольствие, на Земле же с проблемой регулировки поверхности хоть и медленно, но справляется мужик с гаечным ключом и распечаткой интерферограммы. Если бы было проще и дешевле - в космосе сейчас бы летали сонмы радиотелескопов.
Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,