Re: Cerro Paranal
- From: Soeren Larsen <soerenslarsen@xxxxxxxxx>
- To: astrolist@xxxxxxxxxxxxx
- Date: Sat, 2 Jan 2010 12:35:02 +0100
Hej igen,
Ja, jeg kan godt se at det ville være nyttigt med nogle billeder. Her
følger en illustreret forklaring:
En interferometrisk observation er i bund og grund en avanceret
udgave af det klassiske dobbeltspalte eksperiment som nogen måske
husker fra fysiktimerne:
http://www.astro.uu.nl/~larsen/vlti/doubleslit.029.jpg
Hvis man sender en plan bølgefront (f.eks. fra en fjern stjerne) gennem
to spalter og placerer en skærm bag disse dannes der et interferensmønster
på skærmen.
http://www.astro.uu.nl/~larsen/vlti/doubleslit.030.jpg
http://www.astro.uu.nl/~larsen/vlti/doubleslit.031.jpg
http://www.astro.uu.nl/~larsen/vlti/doubleslit.032.jpg
For et interferometer udgør teleskoperne de to "spalter".
Jeg skulle have formuleret mig mere præcist og sagt at lyset fra en
punktkilde skal ankomme i fase på den optiske akse. Væk fra den
optiske akse vil lyset fra de to spalter (teleskoper) ikke altid være
i fase, hvilket giver et interferensmønster. Nøjagtig som Airy skiven
du kender fra dig eget teleskop.
Hvis man nu i stedet observerer two punktkilder adderes
interferensmønstrene fra de to kilder. Afhængigt af
afstanden mellem dem kan det føre til at maxima og minima
forstærker eller udsletter hinanden (visibility=1 eller visibility=0),
http://www.astro.uu.nl/~larsen/vlti/interferometer.010.jpg
Tilsvarende for et udstrakt objekt:
http://www.astro.uu.nl/~larsen/vlti/interferometer.011.jpg
Her er et billede af "fringes" fra VLTI observationer af Sirius:
http://www.eso.org/public/images/eso0111a/
hilsen
Søren
2010/1/2 Torben Taustrup <ttau@xxxxxxxxxx>
> Hej Søren
>
> Du ønskes også et godt nytår.
> Tak for svaret, som jeg nu har fået stavet mig igennem - med
> så mange linjer rummer det jo stof nok til en hel artikel -
> det eneste vi mangler er billederne ;)
> Du skriver, at der observeres et interferensmønster. Da man
> tilstræber at lyset skal være i fase, vil der vel ikke opstå
> en interferens? - Eller er det i virkeligheden stort set
> umuligt at få lyset helt i medfase?
>
> mvh
> Torben
>
> ----- Original Message -----
> From: "Soeren Larsen" <soerenslarsen@xxxxxxxxx>
> To: <astrolist@xxxxxxxxxxxxx>
> Sent: Friday, January 01, 2010 5:11 PM
> Subject: Re: Cerro Paranal
>
>
> > 2010/1/1 Torben Taustrup <ttau@xxxxxxxxxx>
> >> Hej Søren
> >>
> >> Da det er afstanden mellem teleskoperne der er afgørende
> >> for
> >> opløsningen, opnår man vel kun mere lys ved at
> >> sammensætte
> >> fire - eller er der også en yderligere opløsningsgevinst
> >> ved
> >> at "stacke" lyset fra alle fire?
> >
> > Jeg forstår, at fidusen er, at lyset fra alle fire ender
> > på
> >> den samme detektor.
> >>
> >> Og her kommer så det første spørgsmål på Astrolist i 2010
> >> så:
> >> Hvad er forklaringen på, at man ikke rent elektronisk kan
> >> sammensætte signalet fra fire separate kilder og opnå
> >> noget
> >> tilsvarende?
> >>
> >
> > Hej Torben,
> >
> > Først, godt nytår!
> >
> > Svaret på dit spørgsmål er lidt kompliceret, men jeg skal
> > forsøge at gøre
> > det
> > så godt jeg kan.
> >
> > Det er opløsningsevnen der er hovedgevinsten ved at
> > kombinere lyset. Dette kan ikke opnås elektronisk, kun
> > optisk
> > som jeg forklarer nedenfor. Man kunne naturligvis sagtens
> > udstyre hvert af
> > de fire teleskoper med identiske kameraer og addere
> > billederne
> > (eller spektre, etc.) bagefter. Det ville reducere
> > integrationstiden med
> > en faktor fire, men ikke gøre nogen (væsentlig) forskel
> > for opløsningsevnen.
> > Alternativt kan man jo bare integrere fire gange så lang
> > tid med et
> > enkelt teleskop, mens de andre laver noget andet...
> >
> > Den øgede opløsning der kan opnås ved at kombinere lyset
> > fra
> > flere teleskoper skal dog ikke forstås sådan at man
> > direkte får et superskarpt billede. Det der i praksis
> > observeres er et
> > interferensmønster med mørke og lyse striber, der dannes
> > når lyset fra to forskellige teleskoper overlapper.
> > Kontrasten i dette
> > interferensmønster (kaldet "visibiliteten", V) afhænger af
> > geometrien af
> > det objekt der observeres. Hvis man f.eks. observerer en
> > dobbeltstjerne
> > vil V afhænge af separationen mellem de to komponenter, så
> > ved at måle V kan separationen beregnes.
> >
> > For at opnå dette interferensmønster er det som tidligere
> > nævnt helt afgørende at lyset fra de forskellige
> > teleskoper ankommer
> > i fokalplanet i fase, hvilket kun kan opnås optisk i "real
> > time"
> > (for radioobservationer kan signalerne fra hver antenne
> > dog optages
> > digitalt sammen med et tidsstempel fra et atomur, og
> > kombineres
> > senere).
> >
> > Det er i praksis meget vanskeligt at rekonstruere
> > udseendet af
> > mere komplekse objekter ved denne type observationer, og
> > derudover er synsfeltet *meget* lille (mindre end et
> > buesekund).
> > Der er også andre begrænsninger, f.eks. opererer VLT
> > interferometeret kun i det infrarøde, og er begrænset til
> > forholdsvis
> > klare objekter.
> >
> > Generelt er et interferometer mest følsomt for struktur
> > med
> > vinkeludstrækning
> > lambda/D, hvor lambda er bølgelængden og D er afstanden
> > mellem to teleskoper. For VLT er D omkring 100 m, så
> > for observationer i det infrarøde (2 micrometer) er
> > opløsningen
> > omkring 0.004 buesekunder. Mindre detaljer kan ikke
> > opløses,
> > og mere udstrakte objekter giver ikke noget
> > interferensmønster så
> > information om større struktur er også tabt.
> >
> > For eksemplet med dobbeltstjernen vil en enkelt måling
> > yderligere kun give
> > den
> > komponent af separationen der er parallel med linien der
> > forbinder de to
> > teleskoper (den såkaldte "baseline"). Visibiliteten af
> > interferensmønsteret
> > afhænger
> > dog, udover objektets geometri, også af længden og
> > retningen af denne
> > baseline.
> > Yderligere information om objektets struktur kan derfor
> > opnås ved
> > at kombinere målinger udført ved flere "baselines". Her er
> > det nyttigt
> > at baseline
> > ændrer sig i løbet af natten, grundet Jordens rotation.
> >
> > For de mere teknisk interesserede:
> >
> > I princippet kan et egentligt billede konstrueres hvis man
> > har
> > visibilitetsmålinger ved et tilstrækkeligt antal
> > "baselines".
> > Hvis baseline udtrykkes som en vektor (u,v), så vil
> > visibiliteten af
> > interferensmønsteret V være en funktion af denne vektor,
> > V(u,v). Et billede
> > I(x,y) kan dannes ved at tage den inverse Fouriertransform
> > af V(u,v). Der
> > skal være god dækning af (u,v) planen for at få et
> > ordentligt billede,
> > ellers
> > vil mange frekvenser mangle i billedet. Dette princip er
> > velkendt
> > indenfor radioastronomien, men er (af forskellige årsager)
> > endnu ikke
> > brugbart
> > til optisk/infrarød interferometri. En årsag er at hver
> > observation
> > (dvs. hvert punkt i (u,v) planen) tager omkring en time
> > for VLTI. Dertil
> > kommer
> > at konstruktion af et billede kræver måling af både
> > kontrasten og
> > fasen af interferensmønsteret for hver V(u,v). Fasen
> > bliver for
> > optiske/infrarøde
> > observationer normal "visket ud" af lufturoen.
> >
> > For radioobservationer kan denne "apertursyntese" teknik
> > imidlertid
> > give fine resultater, se f.eks.:
> > http://www.astron.nl/other/wsrt/WSRTproj/PrettyPictures/index.htm
> > for billeder fra Westerbork radioteleskopet ved Dwingeloo
> > i Holland.
> >
> > Hov, det blev vist til en længere introduktion til
> > interferometri. Tak til
> > dem som hang på hele vejen.
> >
> > mange hilsener
> > Søren
>
>
>
Other related posts:
