Rádioteleskop

Rádioteleskop alebo rádiový ďalekohľad je prístroj na pozorovanie kozmických objektov na rádiových vlnách. Od optických teleskopov sa líši tým, že pracuje v rádiovej časti elektromagnetického spektra, v ktorom deteguje a zbiera dáta zo zdrojov emitujúcich rádiové žiarenie. To znamená, že neposkytuje žiadny priamo viditeľný obraz. Rádioteleskopy sú väčšinou veľké parabolické antény používané buď samostatne alebo sú vzájomne prepojené. Radioobservatória bývajú situované čo najďalej od veľkých mestských centier, aby sa čo najviac eliminoval vplyv rušivých radioemisí, ktoré tieto centrá produkujú (napr. rádia, televízne vysielanie). Je to podobné ako u optických teleskopov, s tým rozdielom, že u nich v blízkosti veľkých miest dochádza k rušeniu svetelnými emisiami (tzv. svetelné znečistenie).

História rádioteleskopu

Prvá anténa určená na identifikáciu rádiových zdrojov vo vesmíre bola zostrojená v roku 1931 Karlom Guthem Janskym, inžinierom v Bellových laboratóriách. Janskyho úlohou bola identifikácia zdroju rádiového šumu, ktorý by mohol rušiť komunikáciu rádiotelefónov. Janskyho anténa bola skonštruovaná pre príjem krátkovlnných rádiových signálov na frekvencii 20,5 MHz (približne vlnová dĺžka λ=14,6 m). Anténa bola umiestnená na otočnej plošine, vďaka ktorej sa mohla pohybovať v ľubovoľnom smere. Mala priemer približne 30 metrov a výšku 6 metrov. Pohyb zabezpečovala sada pneumatík z automobilu Ford-T a vďaka tomu mohol byť presne nastavený smer zdroja, z ktorého mali byť sledované signály. Po strane antény bol umiestený malý a jednoduchý analógový systém záznamu prijímacích dát. Po niekoľkomesačnom zázname Jansky dáta roztriedil a kategorizoval do troch vopred určených kategórii: blízke búrky, vzdialené búrky a nepravidelný šum neznámeho pôvodu. Jansky zanedlho zistil, že tento nepravidelný šum sa opakuje vždy v cykloch po 23 hodinách a 56 minútach To štvorminútové meškanie oproti 24-hodinovému dňu je ukazovateľom tzv. hviezdného času. Po porovnaní svojich pozorovaní s nebeskými mapami Jansky urobil záver, že nepravidelné rušenie prichádza z Mliečnej cesty a je najsinejšie v smere, kde sa nachádza jej stred - teda v súhvezdí Strelec.
Medzi známych priekopníkov patril tiež Grote Reber, ktorý v roku 1937 zostrojil prvú parabolickú tanierovú anténu s priemerom 9 m a s ňou urobil prvý prieskum neba v rádiovom spektre.
K najväčšiemu rozkvetu rádioastronómií došlo po skončení druhej svetovej vojny, kedy astronómovia z Európy, USA a Austrálie urobili veľa objavov.

Typy rádioteleskopov

Rozsah frekvencií v elektromagnetickom spektre, ktoré spolu vytvárajú rádiové spektrum je veľmi veľký. To znamená, že rôznych variant rádioteleskopov, čo do veľkosti, konfigurácie a pod. existuje široká škála. Antény, ktoré sa používajú na prieskum vlnových dĺžok od 30 m do 3 m (10 MHz - 100 MHz) predstavujú väčšinou veľké zoskupenia smerových antén, ktoré sa podobajú klasickým televíznym anténam, alebo sú to statické reflektory s pohyblivým bodom. Po prieskume rôznych vlnových dĺžok klasickými anténami bolo zistené, že ako povrch reflektorových antén je možné použiť obyčajné drôtené pletivo. V prípade krátkych vlnových dĺžok jednoznačne vedú antény tanierové. Rádioteleskopy, ktoré sú určené pre sledovanie vlnových dĺžok od 3 m do 30 cm (100 MHz až 1 GHz) majú priemer taniera 100 m.

Veľké "taniere"

Na prelome 50. a 60. rokov 20. storočia došlo k veľkému rozmaru jednotanierových antén. Najväčším samostatným rádioteleskopom je RATAN-600 postavený v SSSR v roku 1977 s priemerom kruhovej antény 576 metrov. Najväčším rádioteleskopom v Európe je 100-metrová anténa v meste Effelsberg v Nemecku, ktorý bol do postavenia Green Bank Telescope v roku 2000 po dobu 30 rokov najväčším ovládateľným rádioteleskopom. Najväčším rádtioteleskopom na území USA bol do roku 1988 "Big Ear" patriaci Ohio State University.
Medzi dobre známe rádioteleskopy patrí radioteleskop Observatória v Arecibu v štáte Puerto Rico, ktorý je pohyblivý v rozsahu do 20° od zenitu a je najväčším jednoaparátovým rádioteleskopom na svete, priemer jeho paraboly je 305 m.

Rádiová interferometria

Jeden z najväčších technologických prielomov v odbore rádioastronómia prišiel v roku 1946, kedy bola predstavené metóda tzv. astronomická interferometria. Astronomické interferometre sa zostavujú buď zo sústavy parabolických antén (Very Large Array), jednodimenzionálnych antén (Big Ear) alebo dvojdimenzionálnych dipólových antén. Jednotlivé antény sú od seba oddelené v širokých odstupoch a spojené koaxiálnym káblom, optickým vláknom alebo iným druhom prenosovej linky. Interferometria nielenže zvyšuje kvantitu prijímaného signálu, ale tiež výrazne zlepšuje rozlišovaciu schopnosť teleskopu, pokiaľ je využitá spoločne s metódou zvanou apertúrová syntéza. Táto metóda funguje na princípe skladania jednotlivých vĺn z rôznych teleskopov, pričom rovnaké vlny sa posilňujú, zatiaľ čo vlny o nesúhlasných o fázach sa navzájom vyrušia. Za účelom dosiahnuť čo najlepšie rozlíšenie je nutné, aby boli jednotlivé rádioteleskopy rozmiestnené v rôznych odstupoch. Odstup medzi dvoma anténami sa nazýva baseline (základná línia). Pre dosiahnutie čo možno najlepšieho výsledku pri pozorovaní rádiového cieľa je ideálne vytvoriť čo najväčší počet rôznych základných línii (napr. sústava rádioteleskopov Very Large Array v Novom Mexiku pozostáva z 27 antén, ktoré je možné zoskupiť až do 351 rôznych pozíc (základných línií), čo umožňuje dosiahnuť rozlíšenie až 0,2 uhlových sekúnd v 3 cm vlnových dĺžkach. Jedným z prvých experimentov na poli interferometrie bola tzv. Lloydovo interferometrické zrkadlo vyvinuté v roku 1946 vedeckým tímom Josepha Lade Pawseyho na univerzite v Sydney. Na začiatku 50. rokov 20. storočia bol pomocou Cambridge Interferomter uskutočnený prieskum rádiového neba, ktorý umožnil vytvorenie 1. a 2. Cabridgeského katalógu rádiových zdrojov (Cambridge Catalogue of Radio Sources).