離した望遠鏡で、細かく見る
望遠鏡どうしの間隔を広げると？
電波の波長と望遠鏡どうしの間隔から、見分けられる細かさの目安を計算します。2つの点の像を、仮のぼかしで見比べます。
まず、やってみよう「間隔を広げる」を押す。
見るところ下の光の山が細くなり、2つの山を区別しやすくなるか。
条件を変えて、比べよう
広げる操作は4倍を上限まで。縮める操作は1/4を10m刻みに丸め、下限まで。
今の条件では
ひとことで
同じ波長なら、望遠鏡の間隔を広げるほど、細かい角度を見分ける目安は小さくなる。
どうして、そうなるの？
離れた望遠鏡に届く電波を組み合わせると、遠くの天体の細かな構造を調べられます。このとき、望遠鏡の間隔が細かさに関わります。
目安の角度は、波長を間隔で割って求めます。間隔が4倍なら角度は4分の1。同じ間隔なら、短い波長の方が細かな角度を扱えます。
図では、この目安を幅にした仮のぼかしを使います。実際の画像は、たくさんの観測、配置、信号処理から作られます。遠く離すだけで、弱い光を集める面積まで同じだけ増えるわけではありません。
ことばの小さな辞典
- 基線長
- 2台の望遠鏡の間隔。ここでは天体を見る方向に対する有効な間隔として扱います。
- 角分解能
- どのくらい細かな角度を見分けられるかの目安。小さいほど細かい。
- 角秒
- 角度1度の3,600分の1。「秒」でも時間の単位ではありません。
計算のしくみ・この模型の限界
角度の目安 θ ≈ λ/B [rad]。1rad = (180/π)×3,600角秒。仮の像は半値全幅をθとする2つのガウス形の和。
1. 本物の干渉計の画像再構成、アンテナ配置、観測ノイズ、サイドローブ、感度は再現しません。
2. 2つの点の離れは0.5角秒に固定。図のガウス形は教材用のぼかしで、分離できる条件を厳密に判定するものではありません。
3. 角分解能と、光を集める面積・感度は別です。
数値はブラウザ内で計算しています。入力は送信されず、解析タグ・Cookie・外部ライブラリも使いません。元記事の結論全体を再現する道具ではありません。
参考にした資料
NRAO｜The Technology of Radio Astronomy ↗
資料は考え方・式・近似条件の確認用です。図と日本語の説明文、操作・計算コードはこの版で新規制作しています。