Давайте начнём с нашего глаза. Угловое разрешение человеческого глаза составляет примерно 1 угловую минуту. Это довольно впечатляющий показатель.
Представьте себе круг, окружающий вас на горизонте, разделите его на 360 маленьких кусочков, называемых градусами, а затем разделите каждый из этих градусов на 60 угловых минут. Один из этих маленьких кусочков — это угловое разрешение человеческого глаза. Мы можем перевести это в линейное разрешение, исходя из расстояния до объекта, который наблюдаем. Таким образом, если вы смотрите на что-то, находящееся на расстоянии около километра, вы можете различить две точки, если они разделены расстоянием не менее трети метра.
Но если вы поднесете палец как можно ближе к глазу, то сможете увидеть крошечные, на миллиметровом уровне, различия в отметинах вашего отпечатка. Вы не можете разглядеть отпечаток пальца, находясь на расстоянии километра, и вы можете очень легко различить что-то, что находится на расстоянии трети метра, если оно находится в одной комнате с вами. Угловое разрешение позволяет нам переводить и вычислять линейное разрешение для любого удаленного объекта, который мы изучаем, вот почему оно так удобно в астрономии.
Итак, давайте поднимем планку и перейдём сразу к космическому телескопу «Джеймс Уэбб». Диаметр главного зеркала этого инструмента составляет 6,5 метров, и он настолько большой, что не помещается даже внутри ракеты, и пришлось сложить его и придумать все эти хитроумные схемы, похожие на оригами, чтобы отправить в космос. Это даёт телескопу угловое разрешение около одной десятой угловой секунды.
Итак, возьмём разрешение человеческого глаза, которое уже само по себе довольно впечатляющее. Разделим его на 60, чтобы перейти от угловых минут к угловым секундам, а затем разделим на десять, чтобы получить десятую долю угловой секунды. Таким образом, разрешение космического телескопа «Джеймс Уэбб» в 600 раз лучше, чем у человеческого глаза. Приведу несколько забавных примеров: «Джеймс Уэбб» может разглядеть детали монеты, находящейся в сорока километрах от него, или различить стандартный футбольный мяч, находящийся в 550 километрах от телескопа. Это впечатляюще!
Но мы все можем согласиться с тем, что «Джеймс Уэбб» создавался с трудом. Он был запущен на десять лет позже запланированного срока. Его бюджет превысил запланированный на миллиарды долларов. Нам нравится, что он есть сейчас, но подготовка к его запуску была не очень весёлой.
Таким образом, в астрономии единственный способ получить более высокое разрешение — это использовать телескоп большего размера, но телескопы большего размера сложно изготовить. К счастью, есть несколько способов схитрить. Один из них — это метод, называемый интерферометрией, при котором у вас нет одного большого телескопа, а вместо этого множество небольших независимых телескопов, и затем вы умело сопоставляете их данные.
Этот метод позволяет проводить независимые измерения и объединять их в более крупное изображение. Один из лучших примеров этого метода называется телескопом «Горизонт событий». Именно его использовали для наблюдения за кольцом из вещества вокруг далёких чёрных дыр.
Сам телескоп состоит из телескопов, разбросанных по всему земному шару. Таким образом, он фактически превращает Землю в единый астрономический инструмент.
У интерферометров есть некоторые недостатки, потому что он может улавливать сигналы только там, где находится прибор. Но, в конце концов, это дает вам безумно высокое разрешение.
Разрешение телескопа «Горизонт событий» составляет 20 микросекунд дуги. Сотрудники «Горизонта событий» приводят замечательный пример: они смогли бы разглядеть апельсин, лежащий на поверхности Луны. Вот насколько высокое у него разрешение.
Используя подобные уловки, астрономы открыли для себя чудеса Вселенной и исследовали тайны космоса.
