Keď astronómovia hovoria o optickom teleskopu, často spomínajú veľkosť jeho zrkadla. Je to preto, že čím väčšie je vaše zrkadlo, tým ostrejší je výhľad na nebesia. Je známa ako rozlišovacia sila a je to kvôli vlastnosti svetla známej ako difrakcia. Ak svetlo prechádza otvorom, napríklad otvorom ďalekohľadu, bude mať tendenciu sa šíriť alebo rozptyľovať. Čím je menší otvor, tým viac svetla sa šíri, čím je obraz rozmazanejší. To je dôvod, prečo väčšie ďalekohľady dokážu zachytiť ostrejší obraz ako menšie.
Difrakcia nezávisí iba od veľkosti vášho ďalekohľadu, ale tiež od vlnovej dĺžky svetla, ktorú pozorujete. Čím je vlnová dĺžka dlhšia, tým viac svetla sa pri danej veľkosti otvoru difraktuje. Vlnová dĺžka viditeľného svetla je veľmi malá, kratšia ako milióntina metra. Rádiové svetlo má však vlnovú dĺžku tisíckrát dlhšiu. Ak chcete snímať obrázky ostrejšie ako snímky optických ďalekohľadov, potrebujete rádioteleskop, ktorý je tisíckrát väčší ako optický. Našťastie môžeme zostaviť také veľké teleskopy vďaka technike známej ako interferometria.
Ak chcete vybudovať rádioteleskop s vysokým rozlíšením, jednoducho nemôžete vytvoriť obrovskú rozhlasovú misku. Potrebovali by ste pokrm viac ako 10 kilometrov. Dokonca aj najväčšia rádiová anténa, čínsky FAST ďalekohľad, je vzdialená iba 500 metrov. Takže namiesto vytvárania jedného veľkého jedla si zostavujete desiatky alebo stovky menších jedál, ktoré môžu spolupracovať. Je to trochu ako používať iba časti veľkého veľkého zrkadla namiesto celej veci. Ak by ste to urobili pomocou optického ďalekohľadu, váš obrázok by nebol taký jasný, ale bol by takmer taký ostrý.
Nie je to však také jednoduché, ako stavať veľa malých anténnych antén. Jediným ďalekohľadom vstupuje svetlo zo vzdialeného objektu do ďalekohľadu a zaostruje zrkadlom alebo šošovkou na detektor. Svetlo, ktoré opustilo objekt v rovnakom čase, sa dostane do detektora súčasne, takže váš obrázok je synchronizovaný. Ak máte rad rádií, každý s vlastným detektorom, svetlo z vášho objektu dosiahne niektoré anténne detektory skôr ako iné. Keby ste skombinovali všetky svoje údaje, mali by ste neusporiadaný chaos. Tu prichádza interferometria.
Každá anténa vo vašom poli pozoruje ten istý objekt a každá tak veľmi presne vyznačuje čas pozorovania. Takto máte desiatky alebo stovky tokov údajov, každý s jedinečnými časovými pečiatkami. Z časových pečiatok môžete všetky údaje synchronizovať. Ak viete, že misa B dostane po miske A jednu 2 mikrosekundy, viete, že signál B musí byť posunutý dopredu o 2 mikrosekundy, aby bola synchronizovaná.
Matematika sa tým stáva skutočne komplikovanou. Aby interferometria fungovala, musíte poznať časový rozdiel medzi každou dvojicou anténnych antén. Na 5 jedál, ktoré majú 15 párov. Ale VLA má 27 aktívnych jedál alebo 351 párov. ALMA má 66 jedál, z čoho je 2 145 párov. Nielen to, keď sa Zem otáča smerom, váš objekt sa posúva vzhľadom na anténne antény, čo znamená, že čas medzi signálmi sa mení, keď robíte pozorovania. Musíte všetko sledovať, aby ste korelovali signály. Robí sa to pomocou špecializovaného superpočítača známeho ako korelátor. Je špeciálne navrhnutý na vykonávanie tohto jediného výpočtu. Je to korelátor, ktorý umožňuje, aby desiatky anténnych antén fungovali ako jeden ďalekohľad.
Trvalo desaťročia zdokonalenia a zlepšenia rádiofrekvencie, ale stalo sa bežným nástrojom pre rádiovú astronómiu. Od inaugurácie VLA v roku 1980 po prvé svetlo ALMA v roku 2013 nám interferometria poskytla obrázky s vysokým rozlíšením. Táto technika je teraz taká silná, že ju možno použiť na pripojenie ďalekohľadov na celom svete.
V roku 2009 sa rozhlasové observatóriá z celého sveta dohodli na spolupráci na ambicióznom projekte. Interferometriu použili na skombinovanie svojich ďalekohľadov na vytvorenie virtuálneho ďalekohľadu tak veľkého ako planéta. Je známy ako Event Horizon Telescope a v roku 2019 nám poskytol náš prvý obraz čiernej diery.
Vďaka tímovej práci a interferometrii môžeme teraz študovať jeden z najzáhadnejších a najextrémnejších objektov vo vesmíre.
