Question:
Si nous avions la bonne technologie, pourrions-nous voir une étoile lointaine en détail?
Guy
2019-01-08 11:11:40 UTC
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Si, par exemple, la caméra de Hubble était 10 ^ 300 fois meilleure pourrait-elle voir une étoile lointaine en détail ou y a-t-il une limite à la quantité de lumière qui atteint l'orbite terrestre ou peut-être la lumière est-elle déformée sur son chemin alors tu dois te rapprocher?

Y a-t-il une limite au nombre de faisceaux lumineux qui frappent "l'œil" d'une caméra de télescope ou si vous construisez un énorme télescope, vous pourrez alors voir cette étoile lointaine en détail (par exemple, voir un satellite de taille terrestre autour de l'orbite de Bételgeuse).

C'est une question vraiment intéressante. La première hypothèse est que pour un télescope arbitrairement grand et arbitrairement excellent, cela peut être possible pour des démarrages proches (qu'il n'y ait pas de limite à la limite de diffraction). Mais pour les étoiles très éloignées, il peut y avoir * un flou en cours de route * en raison d'effets auxquels nous ne pensons pas normalement.
Nous essayons déjà de faire ce genre de chose. [Voici un lien vers une histoire] (https://www.sciencedaily.com/releases/2017/08/170823090919.htm) d'une expérience utilisant le Very Large Telescope Interferometer (VLTI) de l'ESO. Je doute que quiconque essaie de faire cela avec un seul télescope. Le mot clé ici est l'interféromètre.
Ce serait utile si vous pouviez quantifier «distant». En termes humains, toute étoile autre que le Soleil est assez éloignée, mais en fait, les distances aux étoiles que nous connaissons varient selon des facteurs de plusieurs milliards. Un @StephenG a dit, nous essayons déjà d'imager (comme des points de lumière) des planètes semblables à la Terre autour d'étoiles relativement proches, mais si vous vouliez détecter, et encore moins examiner en détail, une telle planète dans l'une des galaxies les plus éloignées que nous avons observées, il peut y avoir de la poussière et du gaz qui rendraient cela impossible, quelle que soit la taille ou la qualité de votre télescope.
@SteveLinton par exemple Bételgeuse, pourriez-vous voir en détail un satellite autour de Bételgeuse? Ou est-ce que «l'information» est perdue en cours de route?
https://xkcd.com/1276/ peut être pertinent ou non. À un moment donné, je pense que la taille angulaire serait un facteur limitant.
@uhoh "flou en cours de route" - cela semble hypothétique. Avez-vous quelque chose de spécifique en tête?
@barrycarter Le XKCD n'est pas pertinent. La taille angulaire est * toujours * le problème, le problème est de savoir comment la surmonter.
@FlorinAndrei un exemple: [La distorsion du front d'onde de la microlentille gravitationnelle peut-elle limiter la résolution des télescopes à ouverture absurdement grande?] (Https://astronomy.stackexchange.com/q/29090/7982)
@uhoh - pas agréable de faire référence à votre propre question :-)
Un répondre:
Florin Andrei
2019-01-09 01:35:51 UTC
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Les seules limitations seraient liées à la construction d'un instrument assez grand.

Il y a une limite à la taille des détails les plus fins qu'un télescope peut voir. «Taille» ici est la taille angulaire, l'angle que le détail couvre dans le champ visuel. Pour une longueur d'onde de lumière donnée, la plus petite taille angulaire dépend de l'ouverture (diamètre) du télescope de manière linéaire: doublez l'ouverture, et vous coupez la taille angulaire de moitié.

Règle générale: L'ouverture de 100 mm a un pouvoir de résolution de 1 seconde d'arc, pour la lumière visible (pas exactement, assez proche). Par conséquent, l'ouverture de 200 mm a un pouvoir de résolution de 0,5 seconde d'arc, etc.

En construisant des télescopes de plus en plus grands, la taille angulaire des plus petits détails devient de plus en plus petite. Mais y a-t-il des limites ici?

Il n'y a aucun mécanisme cosmologique à ma connaissance qui empêcherait les télescopes de fonctionner à des puissances de résolution arbitrairement grandes (tailles angulaires arbitrairement petites). Mais nous ne pouvons pas construire des instruments arbitrairement grands.

Le plus grand télescope monolithique (miroir unique) a une ouverture de 8,4 mètres. En utilisant des miroirs segmentés, l'objectif d'ouverture du plus grand projet actuel est de 30 mètres - le télescope de trente mètres, encore à un stade très précoce, date d'achèvement inconnue.

Au-delà de cette taille, les interféromètres à grande échelle sont la seule option , avec une ouverture synthétique variant de plusieurs dizaines de mètres à des kilomètres, et des projets plus importants sont en cours de discussion.

En théorie, des interféromètres à très grande échelle pourraient être construits dans l'espace. Mais il peut y avoir des limites inhérentes à l'ouverture de tels systèmes. Quoi qu'il en soit, c'est hypothétique.

EDIT: Les télescopes géants en général ne nécessitent pas une surface continue de verre. Les interféromètres n'utilisent presque par définition pas un seul réflecteur. Vous pourriez construire un télescope ou un interféromètre gigantesque où les surfaces réfléchissantes actives ne sont que ces minuscules morceaux à la périphérie d'un énorme périmètre. La majeure partie de la zone intermédiaire est vide / inutilisée.

EDIT2: Les performances du réflecteur "tiny chunks" ne sont pas les mêmes que celles du miroir pleine grandeur, comme mentionné dans les commentaires.

curieusement, presque lié à une question récente - https://astronomy.stackexchange.com/questions/29082/is-optical-vlbi-theorétiquement-feasible-if-not-why-not
Réponse très claire et détaillée. Donc, fondamentalement, les «informations» visuelles sont autour de nous mais elles sont difficiles à capturer en raison de la proportion inverse entre la taille angulaire et l'ouverture. Ainsi, si un satellite de 1 mètre ^ 3 est en orbite autour de Bételgeuse et a une plaque d'immatriculation, la lumière rayonnant de Bételgeuse (0,05 seconde d'arc, 1,4 * 10 ^ 8 m de diamètre) frappera la plaque et parcourra 640 ans dans le continuum espace-temps à la règle de base, si nous avions un télescope avec une ouverture de 2,8 millions de kilomètres, nous pourrions lire la plaque d'immatriculation, non? :-)
Maintenant, je comprends la frustration d'être un scientifique ... l'information (aka "la vérité" sur la nature des choses) est tout autour de nous mais est inaccessible ...
Mais là encore, tout ce dont nous avons besoin, c'est d'un télescope deux fois plus grand que le soleil pour lire la plaque d'immatriculation d'un satellite à Bételgeuse, nous l'avons donc transformé d'un problème d'ingénierie à un problème de rareté du verre ... Si nous avions assez de verre, je suis bien sûr que nous le découvririons .. :-)
@Guy J'ai fait une modification en réponse à l'une de vos observations.
Attention: si vous construisez ce télescope sectionné avec tous les segments construits sur une courbe commune, alors l'absence de la région centrale entraînera une perte sévère des informations de basse fréquence spatiale. TINSTAAFL et tout ça.
@CarlWitthoft Vous avez raison. J'ai fait une autre modification.
Il y a 9 télescopes [lien Wikipedia] (https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_largest_optical_reflecting_telescopes#Table_of_reflecting_telescopes) avec des miroirs monolithiques de 8,1 à 8,4 mètres (les deux télescopes Gemini, quatre ESO VLT, Subaru et le grand binoculaire) Telescope) donc je ne dirais pas qu'ils sont "très difficiles à fabriquer et à utiliser" (vous faites peut-être référence au mètre soviétique BTA-6 qui est un télescope beaucoup plus ancien et qui a effectivement causé beaucoup de problèmes)
Une conception soignée d'une ouverture peu échantillonnée [peut apparemment améliorer la résolution] (https://astronomy.stackexchange.com/a/24182/7982) à des fréquences spatiales élevées également!
@astrosnapper Merci pour la correction, j'ai corrigé la réponse.


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