Existe um limite superior cósmico, e não tecnológico, para o que um telescópio pode resolver?

Os interferômetros de rádio espacial podem ter uma linha de base de milhões de quilômetros, mas existe um ponto em que uma linha de base maior não melhora mais a resolução porque os fótons observados são distorcidos antes de chegarem? Esta questão lida com os limites tecnológicos de resolução. Em vez disso, estou perguntando sobre limitações cósmicas devido a, por exemplo, gás interestelar e extragalático que dispersa a luz.

Este artigo sobre os resultados do interferômetro espacial / terrestre RadioAstron está bem acima do meu salário, mas parece ser sobre esse problema. O sumário executivo diz:

Em linhas de base mais longas de até 235.000 km, onde não seria esperada a detecção interferométrica do disco de dispersão, foram observadas visibilidades significativas com amplitudes espalhadas em torno de um valor constante. Essas detecções resultam na descoberta de uma subestrutura na imagem ampliada por dispersão completamente resolvida da fonte pontual, PSR B0329 + 54. Eles atribuem totalmente às propriedades do meio interestelar.

P: "Existe um limite superior cósmico, e não tecnológico, para o que um telescópio pode resolver?

Os interferômetros de rádio espacial podem ter uma linha de base de milhões de quilômetros, mas existe um ponto em que uma linha de base maior não melhora mais a resolução porque os fótons observados são distorcidos antes de chegarem?

O desvio da frente de onda em relação ao espectro de corpos negros e os processos que os criam são razoavelmente bem compreendidos; as fases das frentes de onda recebidas podem ser medidas para aprimorar a direcionalidade e reduzir a distorção. A correlação das diferentes frequências permite detectar até pequenas quantidades de distorção.

Veja: " A evolução das distorções espectrais do CMB no universo primitivo " (29 de setembro de 2011), por J. Chluba, RA Sunyaev e o vídeo: " Distorções espectrais do CMB e o que podemos aprender sobre o universo primitivo ", por Jens Chluba e " Science with distortions espectral CMB " (27 de maio de 2014), por Jens Chluba.

O método é explicado no artigo " Restrição cósmica de fundo de microondas em aniquilações residuais de partículas de relíquia " (9 de agosto de 2000), por McDonald, Scherrer e Walker, página 2:

"Neste artigo, calculamos a energia injetada no CMB ao aniquilar partículas em função de sua massa e taxa de aniquilação (ou seja, o produto da seção transversal e da abundância ao quadrado). Derivamos restrições nas propriedades das partículas em comparação com os limites observados. em potencial químico ( ) distorções, e Compton distorções (§II). Comparamos estes constrangimentos aos constrangimentos similares obtidos a partir da produção de deutério por fotodissociação de hélio primordial (§III.A), e a partir do fundo difuso de fotões produzido após a recombinação por aniquilações extragalácticas (§III.B) e aniquilações no halo da Via Láctea (§III.C).$\mu$$y$

II DISTORÇÕES DO ESPECTRO DE ENERGIA CMB

Consideramos primeiro o efeito dos produtos de aniquilação no espectro de energia da CMB. A distorção do espectro ocorre em duas etapas: primeiro os produtos de aniquilação de alta energia dissipam sua energia rapidamente nos fótons e elétrons de fundo e, em seguida, o fundo de baixa energia evolui mais lentamente, em um esforço para restaurar o espectro de Planck. A permanência das distorções produzidas após é simples de entender da seguinte maneira: Um espectro de Planck com uma determinada densidade de número de fótons deve ter uma densidade de energia específica. Para$z ≃ 10^6$$z ≃ 10^6$, processos de não conservação de fótons (dupla dispersão de Compton e bremsstrahlung) são ineficientes no plasma de fundo. Portanto, se a energia é injetada no CMB, mas não o número correto de fótons, o espectro de Planck não pode ser restaurado. Agora discutimos em mais detalhes a forma das distorções produzidas em diferentes intervalos de desvio para o vermelho. ... '

Veja: " Novas ofertas de tecnologia para ampliar a visão da radioastronomia ". Mesmo uma pequena antena é muito capaz, esta pequena antena pode ver em sete direções simultaneamente:

^{[Clique na imagem para ampliar]}

A óptica adaptativa é usada com alguns telescópios ópticos, não há razão para não aplicar o mesmo algoritmo ao VLBI.

" Óptica adaptativa: o telescópio muito grande do ESO vê quatro vezes a primeira luz (laser) " (11/11/2016):

"... mesmo nos melhores locais ópticos da Terra, como o cume de 2600 m de Cerro Paranal ou o cume de 4205 m de Mauna Kea no Havaí, as variações de índice de refração na atmosfera levam a uma resolução limitada de 0,4 arcseg em contraste com a resolução teórica limitada por difração de menos de 0,02 arcseg para os telescópios VLT de 8,2 m .

" PKS 1954-388: Detecção de RadioAstron em observações de linhas de base e comprimento de onda de 80.000 km " (5 de maio de 2017), por Edwards, Kovalev, Ojha, An, Bignall, etc.

" 1 INTRODUÇÃO

Um grande desafio na astronomia é a luta para observar objetos com uma resolução angular útil para sondar os mecanismos físicos subjacentes. Os comprimentos de onda mais longos da radioastronomia inicialmente dificultaram a busca por alta resolução angular, mas a relativa facilidade de preservar as informações da fase permitiu a técnica da Interferometria de Linha de Base Muito Longa (VLBI). O VLBI intercontinental alcança rotineiramente resoluções angulares de milésimos de segundo e estendendo as linhas de base entre telescópios para o espaço, com telescópios baseados em satélite, atualmente produz a maior resolução angular alcançada em astronomia. ".

Há um artigo mais novo que o que você vinculou, usando uma linha de base mais longa, com melhores resultados. Veja: " PSR B0329 + 54: Subestrutura na imagem ampliada por dispersão descoberta com o RadioAstron em linhas de base até 330.000 km " (13 de setembro de 2016), por Popov, Bartel, Gwinn, Johnson, Andrianov, Fadeev, Et al., A conclusão na página 8:

" 7 RESUMO E CONCLUSÕES

Aqui resumimos nossas observações e resultados e damos nossas conclusões.

(i) Fizemos observações VLBI do PSR B0329 + 54 com o RadioAstron a 324 MHz em linhas de base projetadas até 330.000 km ou 350 M . Nosso objetivo era investigar as propriedades de dispersão do ISM que afetam as observações de rádio de todas as fontes celestes. Embora os resultados de tais observações sejam geralmente influenciados pela convolução da estrutura da fonte com os processos de espalhamento, os pulsares são praticamente fontes pontuais e as assinaturas nos resultados observacionais podem estar diretamente relacionadas às propriedades de espalhamento do ISM.$\lambda$

(ii) A função de visibilidade em linhas de base terreno-solo curtas manifesta um único pico brilhante no espaço de taxa de atraso que desaparece em linhas de base espaço-terra longas. Assim, o disco de dispersão do PSR B0329 + 54 foi completamente resolvido em linhas de base do espaço terrestre de 15.000 a 30.000 km. A FWHM do diâmetro angular é de 4,8 ± 0,8 mas a 324 Hz.

(iii) A escala de comprimento difrativo ou tamanho do ponto de difração próximo à Terra é de 17 000 ± 3 000 km.

(iv) Com a suposição de irregularidades turbulentas e em larga escala no plasma, a tela de dispersão efetiva está localizada em d / D = 0,6 ± 0,1 ou um pouco mais da metade da distância da Terra ao pulsar.

(v) Em linhas de base mais longas projetadas, até 330.000 km, foram detectadas amplitudes significativas de visibilidade, embora nenhuma fosse esperada do disco de dispersão . Eles estão espalhados em torno de uma média que permanece aproximadamente constante até as linhas de base mais longas. Este resultado indica que a subestrutura foi descoberta na imagem ampliada por dispersão do PSR B0329 + 54 ".

Sua última pergunta:

P: "Em vez disso, estou perguntando sobre limitações cósmicas devido, por exemplo, a gás interestelar e extragalático que dispersa a luz".

Como você está observando tantas frequências de tantos ângulos por um longo período de tempo, é possível usar um supercomputador para ver através (ao redor) de átomos, neblina, poeira.

Aqui estão algumas explicações de leigos:

Vídeo de Ted Talks: " Veja movimentos invisíveis, ouça sons silenciosos "

CNN YouTube: " Novas tecnologias tornam as tropas invisíveis "

Ascendent Technology YouTube " Monitoramento e detecção de incêndio por câmera de PTZ térmica e infravermelha e visível CCTV PT através de fumaça e neblina "