Начнем с человеческого глаза. Его угловое разрешение составляет примерно одну угловую минуту. Это довольно впечатляюще. Представьте себе круг, окружающий вас на горизонте, разделите его на 360 частей, называемых градусами, а затем каждую из этих градусов разделите на 60 угловых минут. Одна из этих маленьких долей — это угловое разрешение человеческого глаза.
Мы можем перевести это в линейное разрешение, основываясь на расстоянии до объекта наблюдения. Если вы смотрите на что-то, находящееся на расстоянии одного километра, вы сможете различить две точки, если они разделены минимум на треть метра.
Однако, если вы поднесете палец близко к глазу, вы сможете увидеть мельчайшие миллиметровые различия в узорах вашего отпечатка пальца. Но вы не сможете разглядеть отпечаток пальца, находясь в километре от него, и с легкостью различите предмет, который находится на расстоянии трети метра в одной комнате с вами. Угловое разрешение позволяет нам переводить и вычислять линейное разрешение для любого удаленного объекта, что делает его особенно полезным в астрономии.
Теперь давайте перейдем к телескопу имени Джеймса Уэбба. Его зеркало имеет диаметр 6,5 метра — настолько большой, что он не мог поместиться в ракету, и нам пришлось сложить его и разработать множество умных схем, напоминающих оригами, чтобы доставить его в космос. Это обеспечивает телескопу угловое разрешение около одной десятой угловой секунды.
Если взять разрешение человеческого глаза, которое уже довольно впечатляющее, разделить его на 60, чтобы перейти от угловых минут к угловым секундам, а затем снова разделить на 10, чтобы получить одну десятую угловой секунды, то мы получаем, что разрешение телескопа имени Джеймса Уэбба в 600 раз лучше, чем у человеческого глаза. Для наглядности, телескоп способен различать детали монеты, находящейся на расстоянии 40 километров, или уловить узор стандартного футбольного мяча, расположенного на расстоянии 550 километров от него. Это действительно впечатляющий инструмент.
Однако все мы согласны с тем, что создание телескопа имени Джеймса Уэбба было настоящим испытанием. Он на десять лет опоздал и превысил бюджет на миллиарды долларов. Мы рады, что он теперь функционирует, но процесс его создания был далеко не легким.
В астрономии единственный способ добиться более высокого разрешения — это использовать более крупную антенну, однако создание больших антенн представляет собой немалую сложность. К счастью, существуют некоторые способы обойти это ограничение. Одним из таких методов является интерферометрия, при которой вместо одной большой антенны используются множество небольших независимых антенн, данные с которых затем умело коррелируются.
Этот метод позволяет собирать независимые измерения и объединять их в более крупное изображение. Ярким примером этой техники является Телескоп Горизонта Событий, который мы использовали для наблюдения за кольцом материи вокруг удаленных черных дыр.
Сам телескоп состоит из приборов, разбросанных по всему земному шару, что эффективно превращает Землю в единый астрономический инструмент для сбора данных.
Тем не менее, у интерферометров есть свои недостатки, так как они могут улавливать сигналы только в тех местах, где расположены их приборы. Если свет попадает на землю, например, на почву рядом с телескопом, эта информация не может быть учтена в изображении. Поэтому существует сложный процесс преобразования данных в изображения. Однако в конечном итоге это позволяет получать невероятно высокое разрешение.
Разрешение Телескопа Горизонта Событий составляет 20 угловых микросекунд. Прекрасный пример, приведенный специалистами Телескопа Горизонта Событий, заключается в том, что они могут различить апельсин, лежащий на поверхности Луны. Именно такое высокое разрешение они способны обеспечить.
Используя такие хитрости, астрономы раскрыли чудеса вселенной и исследовали тайны космоса!
