Kad astronomi govore o optičkom teleskopu, oni često spominju veličinu ogledala. To je zato što je vaše ogledalo veće, oštriji vam pogled može biti nebo. Poznato je kao razdvajanje snage, a to je zbog svojstva svjetlosti poznatog kao difrakcija. Kad svjetlost prođe kroz otvor, kao što je otvaranje teleskopa, ona će se skloniti širenju ili difrakciji. Što je otvor manji, to se više svjetlosti prostire čineći vašu sliku zamućenijom. Zbog toga veći teleskopi mogu snimiti oštriju sliku od manjih.
Razlika ne ovisi samo o veličini vašeg teleskopa, već ovisi i o valnoj duljini svjetlosti koju promatrate. Što je veća valna duljina, to će više svjetla biti razvedeno za datu veličinu otvora. Valna duljina vidljive svjetlosti vrlo je mala, duga je manje od milijun metara. Ali radio svjetlo ima valnu duljinu koja je tisuću puta duža. Ako želite snimiti slike oštre poput onih optičkih teleskopa, potreban vam je radioteleskop koji je tisuću puta veći od optičkog. Srećom, možemo izgraditi ovako velike teleskope zahvaljujući tehnici poznatoj kao interferometrija.
Da biste napravili radio-teleskop visoke rezolucije, ne možete jednostavno napraviti ogromnu radio stanicu. Trebat će vam jelo dužine više od 10 kilometara. Čak je i najveće radio suđe, kineski FAST teleskop, pre svega 500 metara. Na taj način umjesto da napravite jednu veliku posudu, napravite desetke ili stotine manjih posuđa koja mogu raditi zajedno. Malo je poput korištenja samo dijelova velikog velikog zrcala umjesto cijele stvari. Da ste to učinili optičkim teleskopom vaša slika ne bi bila tako sjajna, ali bila bi gotovo jednako oštra.
Ali to nije tako jednostavno kao što je gradnja puno malih antenskih antena. Jednim teleskopom svjetlost iz udaljenog predmeta ulazi u teleskop i fokusira se ogledalo ili leća na detektor. Svjetlo koje je istodobno napustilo objekt doprijeva do detektora, tako da je slika sinkronizirana. Kad imate niz radio antena, svaki sa svojim vlastitim detektorom, svjetlost iz vašeg objekta stići će do nekih antenskih detektora prije nego kod drugih. Kad biste samo kombinirali sve svoje podatke, stvorio bi se nered. Tu dolazi interferometrija.
Svaka antena u vašem nizu promatra isti objekt, a kao što to rade, svaka precizno označava vrijeme promatranja. Na ovaj način imate desetine ili stotine tokova podataka, svaki sa jedinstvenim vremenskim žicama. S vremenskih oznaka možete vratiti sve podatke natrag u sinkronizaciji. Ako znate da tanjur B dobiva jednu 2 mikrosekunde nakon tanjura A, znate da signal B mora biti pomaknut prema naprijed 2 mikrosekunde da bi bio sinkroniziran.
Matematika za to postaje stvarno komplicirana. Da bi interferometrija djelovala, morate znati vremensku razliku između svakog para antene. Za 5 jela koja su 15 para. Ali VLA ima 27 aktivnih jela ili 351 par. ALMA ima 66 jela, što čini 2.145 parova. I ne samo to, dok se Zemlja okreće u smjeru vašeg objekta u smjeni antene, što znači i vrijeme između signala koji se mijenjaju tijekom opažanja. Morate pratiti sve to kako biste povezali signale. To se postiže specijaliziranim superračunalom poznatim kao korelator. Posebno je dizajniran za izradu ovog jednog računanja. To je korelator koji omogućuje desecima antenskih antena da djeluju kao jedan teleskop.
Prošla su desetljeća za usavršavanje i poboljšanje radio interferometrije, ali postala je uobičajeno sredstvo za radio astronomiju. Od pokretanja VLA-e 1980. do prvog svjetla ALMA-e u 2013., interferometrija nam je pružila neobično slike visoke rezolucije. Tehnika je sada toliko moćna da se može koristiti za povezivanje teleskopa diljem svijeta.
2009. godine radijski opservatoriji širom svijeta dogovorili su se da rade zajedno na ambicioznom projektu. Koristili su interferometriju za kombiniranje svojih teleskopa kako bi stvorili virtualni teleskop velik kao planet. Poznat je kao Event Horizon teleskop, a 2019. dao nam je prvu sliku crne rupe.
Pomoću timskog rada i interferometrije sada možemo proučavati jedan od najtajanstvenijih i najekstremnijih objekata u svemiru.
