Y a-t-il une limite supérieure cosmique, plutôt que technologique, à ce qu'un télescope peut résoudre?

Les interféromètres radio spatiaux pourraient avoir une ligne de base de millions de kilomètres, mais y a-t-il un point où une ligne de base plus grande n'améliore plus la résolution parce que les photons observés sont déformés avant d'arriver? Cette question porte sur les limites technologiques de résolution. Je pose plutôt des questions sur les limitations cosmiques dues, par exemple, aux gaz interstellaires et extragalactiques qui diffusent la lumière.

Cet article sur les résultats de l'interféromètre espace / Terre de RadioAstron est bien au-dessus de mon niveau de rémunération, mais il semble concerner ce problème. Le résumé exécutif dit:

Sur des lignes de base plus longues pouvant atteindre 235 000 km, où aucune détection interférométrique du disque de diffusion n'est attendue, des visibilités importantes ont été observées avec des amplitudes dispersées autour d'une valeur constante. Ces détections aboutissent à la découverte d'une sous-structure dans l'image élargie par diffusion complètement résolue de la source ponctuelle, PSR B0329 + 54. Ils attribuent pleinement aux propriétés du milieu interstellaire.

Q: "Y a-t-il une limite supérieure cosmique, plutôt que technologique, à ce qu'un télescope peut résoudre?

Les interféromètres radio spatiaux pourraient avoir une ligne de base de millions de kilomètres, mais y a-t-il un point où une ligne de base plus grande n'améliore plus la résolution parce que les photons observés sont déformés avant d'arriver?

La déviation du front d'onde par rapport au spectre du corps noir et les processus qui les créent sont assez bien compris, les phases des fronts entrants peuvent être mesurées pour améliorer la directionnalité et réduire la distorsion. La corrélation des différentes fréquences permet de détecter même de petites quantités de distorsion.

Voir: " L'évolution des distorsions spectrales CMB dans le premier univers " (29 sept. 2011), par J. Chluba, RA Sunyaev et la vidéo: " Les distorsions spectrales du CMB et ce que nous pourrions apprendre sur le premier univers ", par Jens Chluba et " Science with CMB spectral distortions " (27 mai 2014), par Jens Chluba.

La méthode est expliquée dans l'article " Cosmic Microwave Background constraint on residuel annihilations of relic particules " (9 août 2000), par McDonald, Scherrer et Walker, page 2:

"Dans cet article, nous calculons l'énergie injectée dans le CMB en annihilant les particules en fonction de leur masse et de leur taux d'annihilation (c'est-à-dire le produit de la section efficace et de l'abondance au carré). Nous dérivons des contraintes sur les propriétés des particules par comparaison avec les limites observées sur le potentiel chimique ($\mu$) distorsions et Compton-$y$distorsions (§II). Nous comparons ces contraintes à des contraintes similaires obtenues à partir de la production de deutérium par photodissociation d'hélium primordial (§III.A), et du fond de photons diffus produits après recombinaison par annihilations extragalactiques (§III.B), et annihilations dans la Voie lactée halo (§III.C).

II. DISTORSIONS DU SPECTRE ÉNERGÉTIQUE CMB

Nous considérons d'abord l'effet des produits d'annihilation sur le spectre d'énergie CMB. La distorsion du spectre se déroule en deux étapes: d'abord les produits d'anéantissement à haute énergie dissipent rapidement leur énergie dans les photons et les électrons de fond, puis le fond à basse énergie évolue plus lentement dans un effort pour restaurer le spectre de Planck. La permanence des distorsions produites après$z ≃ 10^6$est simple à comprendre de la manière suivante: Un spectre de Planck avec une densité de nombre de photons donnée doit avoir une densité d'énergie spécifique. Pour$z ≃ 10^6$, les processus non conservateurs de photons (double diffusion Compton et bremsstrahlung) sont inefficaces dans le plasma de fond. Par conséquent, si l'énergie est injectée dans le CMB mais pas le nombre correct de photons, un spectre de Planck ne peut pas être restauré. Nous discutons maintenant plus en détail la forme des distorsions produites à différents intervalles de décalage vers le rouge. ... '.

Voir: "Les nouvelles technologies offrent une vision élargie de la radioastronomie ". Même une minuscule antenne est très performante, cette minuscule antenne peut voir simultanément dans sept directions:

^{[Cliquez sur l'image pour zoomer]}

L'optique adaptative est utilisée avec certains télescopes optiques, aucune raison de ne pas appliquer le même algorithme au VLBI.

" Optique adaptative: le très grand télescope d'ESO voit quatre fois la première lumière (laser) " (07/11/2016):

"... même sur les meilleurs sites optiques de la Terre tels que le sommet de 2600 m du Cerro Paranal ou le sommet de 4205 m du Mauna Kea à Hawaï, les variations d'indice de réfraction dans l'atmosphère conduisent à une résolution limitée à 0,4 arcsec dans contrairement à la résolution théorique limitée à la diffraction de moins de 0,02 arcsec pour les télescopes VLT de 8,2 m .

" PKS 1954-388: RadioAstron Detection on 80,000 km Baselines and Multiwavelength Observations " (5 mai 2017), par Edwards, Kovalev, Ojha, An, Bignall, Et al.:

" 1 INTRODUCTION

Un défi majeur en astronomie est la lutte pour observer des objets avec une résolution angulaire suffisante pour sonder les mécanismes physiques sous-jacents. Les longueurs d'onde plus longues de la radio-astronomie ont initialement rendu plus difficile la recherche d'une résolution angulaire élevée, mais la relative facilité de conservation des informations de phase a permis la technique de l'interférométrie à très longue ligne de base (VLBI). Le VLBI intercontinental atteint régulièrement des résolutions angulaires à l'échelle du milliseconde , et l'extension des lignes de base entre les télescopes dans l'espace, avec des télescopes satellitaires, donne actuellement la résolution angulaire la plus élevée atteinte en astronomie. ".

Il existe un document plus récent que celui auquel vous avez lié, en utilisant une ligne de base plus longue, avec de meilleurs résultats. Voir: " PSR B0329 + 54: Sous-structure dans l'image à diffusion élargie découverte avec RadioAstron sur des lignes de base jusqu'à 330 000 km " (13 sept. 2016), par Popov, Bartel, Gwinn, Johnson, Andrianov, Fadeev, Et al., La conclusion à la page 8:

" 7 RÉSUMÉ ET CONCLUSIONS

Nous résumons ici nos observations et résultats et donnons nos conclusions.

(i) Nous avons fait des observations VLBI du PSR B0329 + 54 avec RadioAstron à 324 MHz sur des lignes de base projetées jusqu'à 330 000 km ou 350 M$\lambda$. Notre objectif était d'étudier les propriétés de diffusion de l'ISM qui affectent les observations radio de toutes les sources célestes. Alors que les résultats de ces observations sont en général influencés par la convolution de la structure de la source avec les processus de diffusion, les pulsars sont pratiquement des sources ponctuelles et les signatures dans les résultats d'observation peuvent être directement liées aux propriétés de diffusion ISM.

(ii) La fonction de visibilité sur de courtes lignes de base sol-sol manifeste une seule pointe lumineuse dans l'espace à taux de retard qui disparaît sur de longues lignes de base espace-sol. Ainsi, le disque de diffusion du PSR B0329 + 54 a été complètement résolu sur des lignes de base sol-espace de 15 000 à 30 000 km. La FWHM du diamètre angulaire est de 4,8 ± 0,8 mas à 324 Hz.

(iii) L'échelle de longueur diffractive ou la taille du spot de diffraction près de la Terre est de 17 000 ± 3 000 km.

(iv) Avec l'hypothèse d'irrégularités turbulentes et à grande échelle dans le plasma, l'écran de diffusion efficace est situé à d / D = 0,6 ± 0,1 ou un peu plus de la moitié de la distance de la Terre au pulsar.

(v) Sur des lignes de base projetées plus longues, jusqu'à 330 000 km, des amplitudes de visibilité importantes ont été détectées, bien qu'aucune ne soit attendue du disque de diffusion . Ils sont dispersés autour d'une moyenne qui reste approximativement constante jusqu'aux lignes de base les plus longues. Ce résultat indique qu'une sous-structure a été découverte dans l'image à diffusion élargie du PSR B0329 + 54. ".

Votre dernière question:

Q: "Je pose plutôt des questions sur les limitations cosmiques dues, par exemple, aux gaz interstellaires et extragalactiques qui diffusent la lumière."

Parce que vous regardez tant de fréquences sous tant d'angles pendant une période prolongée, il est possible d'utiliser un supercalculateur pour voir à travers (autour) des atomes, du brouillard, de la poussière.

Voici quelques explications du profane:

Vidéo de Ted Talks: " Voir un mouvement invisible, entendre des sons silencieux "

CNN YouTube: "Une nouvelle technologie rend les troupes invisibles "

Ascendent Technology YouTube " Infrarouge thermique et caméra CCTV PTZ visible Surveillance et détection d'incendie Voir à travers la fumée et le brouillard "