Como podemos focar os radiotelescópios em uma estrela quando a Terra está girando?

Lendo sobre o Star KIC 8462852, foi dito que o projeto SETI virou seus radiotelescópios na direção da estrela para procurar sinais de rádio terrestres extras, pois a estrela apresentava flutuações estranhas na luz. Como podemos apontar da Terra um radiotelescópio em direção a uma estrela a 1480 anos-luz de distância, enquanto a Terra gira em 1675 km / h e mantê-la focada ou, no caso de um radiotelescópio, alinhada para tentar receber rádio ondas ??

Parte da resposta que suspeito que o questionador original precisa é que, embora a Terra esteja realmente girando muito rápido, a quantidade que a superfície da Terra se move em relação a um objeto astronômico é pequena.

Então você coloca motores na base do telescópio para que ele gire lentamente para olhar para o mesmo trecho de céu. Você não precisa focar novamente, porque os telescópios estão olhando objetos tão distantes que o foco não importa. Você não precisa fazer mais nada porque o movimento da Terra é suave e contínuo, e não é sobre a rapidez com que você está se movendo, é sobre a rapidez com que você está girando. No nosso caso, um círculo completo a cada 24 horas, o que é bem lento.

O foco no infinito significa apenas que você define o foco do telescópio para que um objeto infinitamente distante esteja em foco perfeito. Depende da qualidade do telescópio, mas a diferença prática entre o foco no infinito e o foco na distância real desaparece após algumas milhas ou mais. À distância das estrelas, não há essencialmente nenhuma diferença.

Primeiro, você está falando em apontar o telescópio para a fonte e não focalizá-lo na fonte. Os telescópios geralmente são focados no infinito, e não há necessidade de compensar a rotação da Terra no foco.

A velocidade de movimento da localização dos telescópios na Terra também não é diretamente relevante, o que é relevante é a aparente rotação do céu em torno da projeção do eixo da Terra no céu. Essa é (no hemisfério norte) a rotação do céu em torno da estrela polar.

Existem várias maneiras de lidar com a rotação da Terra.

1. Na verdade, use-o para verificar as fontes

2. Dirija o telescópio para mantê-lo apontando na direção do interesse

3. Rastreie a fonte (use vários canais para medir o erro da fonte na perspectiva e conduza o telescópio para anular o erro).

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etc

Isso realmente não tem nada a ver com radiotelescópios em si, mas é comum a todos os telescópios, inclusive ópticos.

Como a velocidade da luz é muito mais rápida que a velocidade do telescópio, a estrela parece estar parada no céu, de modo que o telescópio só precisa rastreá-la enquanto se move pelo céu a 15 graus por hora.

No entanto, a velocidade da luz não é infinita e há um efeito mensurável lá. Quando você está dirigindo um carro enquanto chove e a chuva bate preferencialmente no seu para-brisa, parece que a chuva está vindo de algum local à sua frente, mesmo que esteja caindo diretamente e, por isso, quando você tente olhar diretamente para a fonte da chuva, incline a cabeça para frente em vez de olhar para cima. O mesmo acontece com a luz das estrelas. Como a Terra está girando em sua órbita e girando em seu eixo, a luz que cai "diretamente para baixo" sobre nós parece que está vindo de uma posição um pouco à frente. Isso é chamado de aberração estelar. Não é um efeito grande, mas é grande o suficiente para que, se você estiver tentando descobrir exatamente onde estão as estrelas, precise corrigi-lo.

Existem dois processos para gerenciar isso:

Primeiro, os telescópios (na verdade grandes antenas) são direcionados mecanicamente e se movem para que possam manter a recepção de uma localização específica de estrela / fonte / céu ao longo do tempo.

No entanto, exceto pelas estrelas imediatamente nas proximidades das estrelas polares, a estrela acabará indo abaixo do horizonte. Quando isso acontece, o telescópio / antena não pode receber mais nada até que a fonte apareça acima do horizonte novamente.

O que acontece neste momento é que temos muitos telescópios / antenas em todo o mundo que são controlados coletivamente. Muito antes de uma estrela / fonte / etc cair abaixo do horizonte de um telescópio, outro telescópio mais a oeste já apontou para ele e está recebendo o mesmo sinal. Depois que essa troca ocorre, o telescópio anterior fica livre para selecionar outro alvo - outra coisa do outro lado do planeta que estará caindo abaixo do horizonte para o telescópio mais a leste.

Nesse caminho:

• Os telescópios estão em uso constante, apontando para coisas interessantes
• Coisas que precisam de monitoramento contínuo podem ser monitoradas sem interrupção, apesar da virada do mundo
• Podemos observar qualquer coisa a qualquer momento, desde que haja tempo disponível na rede de radiotelescópio
• O compartilhamento de recursos permite que os cientistas conduzam a ciência de maneira mais completa e barata
• Ao ter 2 ou mais telescópios apontando para o mesmo objeto ao mesmo tempo, podemos efetivamente aumentar a relação sinal / ruído e obter melhores dados - é tecnicamente muito semelhante a ter uma única antena do tamanho da terra em vez de duas pequenas (relativamente) antenas.
• Com o controle central de toda uma rede mundial participante, os cientistas podem reagir rapidamente a fenômenos repentinos, como explosões, a qualquer momento, independentemente da posição da Terra.

A maneira como os telescópios funcionam é praticamente a mesma nos comprimentos de onda ópticos e de rádio - os telescópios coletam radiação eletromagnética, em vez de focar em um ponto. Existem várias razões para isso, a principal delas é que a quantidade de fótons que chega ao telescópio a partir da região de interesse é bastante baixa.

Para coletar mais fótons, o telescópio (ou conjunto de telescópios) precisa "olhar" a área de interesse por um longo tempo - isso é possível no caso de telescópios terrestres, dirigindo mecanicamente as antenas, de modo que elas sejam apontadas para na mesma direção por um longo período de tempo. O princípio é praticamente o mesmo no espaço .

Para observar o KIC 8462852, o SETI usou o Allen Telescope Arry , que é basicamente um conjunto de 42 antenas que varrem os céus em comprimentos de onda de rádio. O problema da rotação da Terra é basicamente resolvido em duas etapas pelos telescópios (radio).

• Dirigindo a antena (e) conforme decidido pelo software, para que a antena aponte para a mesma posição do céu. Para uma estrela com ~ 1500 anos-luz, a velocidade angular necessária é bem pequena e pode ser facilmente fornecida pelos telescópios modernos.

• Mesmo que a estrela (ou qualquer outro objeto de interesse) passe abaixo do horizonte, o telescópio pode simplesmente continuar seu trabalho no dia seguinte, reunindo mais fótons. É claro que outros telescópios podem substituir esse, mas o resultado final é o mesmo - coletando mais fótons.

Digamos que você saia em um dia quente de verão, deite-se e olhe para as estrelas. Por alguma razão, você consegue não adormecer, enquanto olha apenas para uma estrela a noite toda. Você não terá problemas em apontar seus olhos para essa estrela (exceto as pálpebras que caem), como não é um problema apontar um telescópio para uma estrela.

Edit: curiousdannii está certo, eu não expliquei como. Farei isso agora: existe uma máquina chamada motor, ou acionamento do motor, ou motor, que converte energia elétrica em energia de movimento. Com um pouco de engenharia, você pode usar essa energia de movimento para girar o telescópio.

As antenas inteligentes já estão em funcionamento e a formação de feixes controlados por software também está em uso.

Portanto, mesmo nesta velocidade de rotação muito alta da Terra, o rastreamento das estrelas a grandes distâncias não é tão difícil.

Também existem algoritmos de aquisição e compressão de dados em alta velocidade para ajudar. Então, com a ajuda da engenharia de controle, foi possível apontar para um objeto celeste específico.