¿Cómo podemos enfocar los radiotelescopios en una estrella cuando la Tierra gira?

Leyendo sobre el Star KIC 8462852, se ha dicho que el proyecto SETI giró sus radiotelescopios hacia la estrella para buscar señales de radio extraterrestres ya que la estrella tenía extrañas fluctuaciones en la luz. ¿Cómo podemos señalar desde la Tierra un radiotelescopio hacia una estrella que está a 1480 años luz de distancia mientras la Tierra gira a 1675 km / hy mantenerla enfocada o, en el caso de un radiotelescopio, alineada para intentar recibir radio? ¿¿olas??

Parte de la respuesta que sospecho que necesita el interrogador original es que, aunque la Tierra está girando muy rápido, la cantidad que la superficie de la Tierra se mueve en relación con un objeto astronómico es muy pequeña.

Entonces pones motores en la base del telescopio para que gire lentamente para mirar el mismo parche de cielo. No es necesario volver a enfocar porque los telescopios miran objetos tan lejanos que el enfoque no importa. No necesitas hacer nada más porque el movimiento de la Tierra es suave y continuo, y no se trata de qué tan rápido te estás moviendo, sino de qué tan rápido estás girando. En nuestro caso, un círculo completo cada 24 horas, que es bastante lento.

Enfocar en el infinito solo significa que fijas el foco del telescopio para que un objeto que esté infinitamente lejos esté perfectamente enfocado. Depende de la calidad del telescopio, pero la diferencia práctica entre el enfoque en el infinito y el enfoque a la distancia real desaparece después de unas pocas millas más o menos. A la distancia de las estrellas, esencialmente no hay diferencia en absoluto.

Primero está hablando de apuntar el telescopio hacia la fuente y no enfocarlo en la fuente. Los telescopios generalmente están enfocados al infinito, y no hay necesidad de compensar la rotación de la Tierra en el enfoque.

La velocidad de movimiento de la ubicación de los telescopios en la Tierra tampoco es directamente relevante, lo que sí es relevante es la rotación aparente del cielo alrededor de la proyección del eje de la Tierra hacia el cielo. Es decir (en el hemisferio norte) la rotación del cielo alrededor de la estrella polar.

Hay varias formas de lidiar con la rotación de la tierra.

1. En realidad, úselo para escanear las fuentes

2. Conduzca el telescopio para mantenerlo apuntando en la dirección de interés

3. Rastree la fuente (use múltiples canales para medir el error de la fuente desde el punto de mira y conduzca el telescopio para anular el error).

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etc.

Esto realmente no tiene nada que ver con los radiotelescopios per se, pero es común a todos los telescopios, incluido el óptico.

Debido a que la velocidad de la luz es mucho más rápida que la velocidad del telescopio, la estrella parece estar parada en el cielo, por lo que el telescopio solo necesita rastrearla mientras se mueve a través del cielo a 15 grados por hora.

Sin embargo, la velocidad de la luz no es infinita, y hay un efecto medible allí. Cuando viaja en un automóvil mientras llueve y la lluvia golpea preferentemente su parabrisas, para usted parece que la lluvia viene de algún lugar frente a usted a pesar de que está cayendo hacia abajo, y debido a esto cuando intente mirar directamente a la fuente de la lluvia, mira inclinar la cabeza hacia adelante en lugar de mirar hacia arriba. Lo mismo sucede con la luz de las estrellas. Debido a que la Tierra gira en su órbita y gira sobre su eje, la luz que cae "directamente hacia abajo" sobre nosotros parece provenir de una posición un poco más adelante. Esto se llama aberración estelar. No es un gran efecto, pero es lo suficientemente grande como para que si intentas averiguar con precisión dónde están las estrellas, entonces debes corregirlo.

Hay dos procesos para gestionar esto:

Primero, los telescopios (en realidad, antenas grandes) están orientados mecánicamente y se mueven para que puedan mantener su recepción de una ubicación específica de estrella / fuente / cielo a lo largo del tiempo.

Sin embargo, a excepción de las estrellas inmediatamente cercanas a las estrellas polares, la estrella eventualmente irá por debajo del horizonte. Una vez que esto sucede, el telescopio / antena no puede recibir nada más hasta que la fuente aparezca nuevamente sobre el horizonte.

Lo que sucede en este punto es que tenemos muchos telescopios / antenas en todo el mundo que están controlados colectivamente. Mucho antes de que una estrella / fuente / etc. caiga por debajo del horizonte para un telescopio, otro telescopio más al oeste ya lo ha señalado y está recibiendo la misma señal. Una vez que se produce este cambio, el telescopio anterior es libre de seleccionar otro objetivo, algo más en el otro lado del planeta que caerá por debajo del horizonte para el telescopio más al este.

De este modo:

• Los telescopios están en constante uso apuntando a cosas interesantes.
• Las cosas que necesitan monitoreo continuo se pueden monitorear sin interrupción a pesar del cambio mundial
• Podemos observar cualquier cosa en cualquier momento, siempre que haya tiempo disponible en la red de radiotelescopios
• Compartir recursos permite a los científicos conducir la ciencia de manera más completa y económica
• Al tener 2 o más telescopios apuntando al mismo objeto a la vez, podemos aumentar efectivamente la relación señal / ruido y obtener mejores datos: es técnicamente muy similar a tener una sola antena del tamaño de la Tierra en lugar de dos antenas pequeñas (relativamente).
• Con el control central de toda una red mundial participante, los científicos pueden reaccionar muy rápidamente a fenómenos repentinos, como explosiones, en cualquier momento, independientemente de la posición de la Tierra.

La forma en que funcionan los telescopios es más o menos la misma en las longitudes de onda ópticas y de radio: los telescopios recolectan radiación electromagnética, en lugar de enfocar en un punto. Hay varias razones para esto, la principal es que la cantidad de fotones que llegan al telescopio desde la región de interés es bastante baja.

Para recolectar más fotones, el telescopio (o conjunto de telescopios) tiene que 'mirar' dentro del área de interés durante mucho tiempo; esto se logra en el caso de los telescopios terrestres dirigiendo mecánicamente las antenas, de modo que se apunten hacia adentro la misma dirección por mucho tiempo. El principio es prácticamente el mismo en el espacio .

Para mirar KIC 8462852, SETI utilizó el Allen Telescope Arry , que es básicamente un conjunto de 42 antenas que exploran los cielos en longitudes de onda de radio. El problema de la rotación de la Tierra se resuelve básicamente en dos pasos con telescopios (de radio).

• Dirigiendo la antena (e) según lo decidido por el software para que la antena apunte a la misma posición del cielo. Para una estrella a ~ 1500 años luz, la velocidad angular requerida es bastante pequeña y puede ser fácilmente suministrada por los telescopios modernos.

• Incluso si la estrella (o cualquier otro objeto de interés) pasa por debajo del horizonte, el telescopio simplemente puede continuar su trabajo al día siguiente, reuniendo más fotones. Por supuesto, otros telescopios pueden hacerse cargo de este, pero el resultado final es el mismo: recolectar más fotones.

Digamos que sales en un cálido día de verano, te acuestas y miras las estrellas. Por alguna razón, logras no quedarte dormido, mientras que solo miras una estrella toda la noche. No tendrá problemas para apuntar con los ojos a esta estrella (excepto por la caída de los párpados), como si no fuera un problema apuntar un telescopio a una estrella.

Editar: curiousdannii tiene razón, no expliqué cómo. Haré esto ahora: hay una máquina llamada motor, o motor drive, o motor, que convierte la energía eléctrica en energía de movimiento. Con un poco de ingeniería, puede usar esta energía de movimiento para girar el telescopio.

Las antenas inteligentes ya están en funcionamiento y la formación de haces controlada por software también se está utilizando bastante ahora.

Por lo tanto, incluso a esta velocidad de giro muy alta de la Tierra, el seguimiento de las estrellas a grandes distancias no es tan difícil.

También hay algoritmos de compresión y adquisición de datos de alta velocidad para ayudar. Entonces, con la ayuda de la ingeniería de control, fue posible apuntar a un objeto celeste específico.