Ketika para astronom berbicara tentang teleskop optik, mereka sering menyebutkan ukuran cerminnya. Itu karena semakin besar cermin Anda, semakin tajam pandangan Anda tentang langit. Ini dikenal sebagai kekuatan penyelesai, dan itu disebabkan oleh sifat cahaya yang dikenal sebagai difraksi. Ketika cahaya melewati bukaan, seperti bukaan teleskop, ia akan cenderung menyebar atau terdifraksi. Semakin kecil bukaan, semakin banyak cahaya menyebar membuat gambar Anda lebih buram. Inilah sebabnya mengapa teleskop yang lebih besar dapat menangkap gambar yang lebih tajam daripada yang lebih kecil.
Difraksi tidak hanya tergantung pada ukuran teleskop Anda, itu juga tergantung pada panjang gelombang cahaya yang Anda amati. Semakin panjang panjang gelombang, semakin banyak cahaya yang berdifraksi untuk ukuran pembukaan yang diberikan. Panjang gelombang cahaya tampak sangat kecil, panjangnya kurang dari sepersejuta meter. Tetapi cahaya radio memiliki panjang gelombang yang seribu kali lebih lama. Jika Anda ingin menangkap gambar setajam teleskop optik, Anda memerlukan teleskop radio yang seribu kali lebih besar daripada teleskop optik. Untungnya, kita dapat membangun teleskop radio sebesar ini berkat teknik yang dikenal sebagai interferometri.
Untuk membuat teleskop radio resolusi tinggi, Anda tidak bisa membuat piringan radio besar. Anda membutuhkan parabola lebih dari 10 kilometer. Bahkan antena radio terbesar, teleskop CEPAT China, hanya 500 meter. Jadi, alih-alih membangun satu piring besar, Anda membangun puluhan atau ratusan piring kecil yang dapat bekerja bersama. Ini seperti menggunakan hanya sebagian dari cermin besar yang hebat alih-alih semuanya. Jika Anda melakukan ini dengan teleskop optik, gambar Anda tidak akan seterang ini, tetapi akan hampir setajam itu.
Tapi itu tidak sesederhana membangun banyak antena parabola kecil. Dengan teleskop tunggal, cahaya dari objek yang jauh memasuki teleskop dan difokuskan oleh cermin atau lensa ke detektor. Cahaya yang meninggalkan objek pada saat yang sama mencapai detektor pada saat yang sama, sehingga gambar Anda sinkron. Saat Anda memiliki array antena radio, masing-masing dengan detektornya sendiri, cahaya dari objek Anda akan mencapai beberapa detektor antena lebih cepat dari yang lain. Jika Anda hanya menggabungkan semua data Anda, Anda akan memiliki kekacauan campur aduk. Di sinilah interferometri masuk.
Setiap antena dalam array Anda mengamati objek yang sama, dan ketika mereka melakukannya mereka masing-masing menandai waktu pengamatan dengan sangat tepat. Dengan cara ini Anda memiliki lusinan atau ratusan aliran data, masing-masing dengan cap waktu yang unik. Dari cap waktu, Anda dapat menyinkronkan semua data. Jika Anda tahu bahwa piringan B mendapat 2 mikrodetik tunggal setelah piringan A, Anda tahu sinyal B harus digeser ke depan 2 mikrodetik untuk disinkronkan.
Matematika untuk ini menjadi sangat rumit. Agar interferometri berfungsi, Anda harus mengetahui perbedaan waktu antara setiap pasangan antena. Untuk 5 hidangan yang terdiri dari 15 pasang. Tetapi VLA memiliki 27 piring aktif atau 351 pasangan. ALMA memiliki 66 piring, yang menghasilkan 2.145 pasangan. Tidak hanya itu, ketika Bumi memutar arah objek Anda bergeser relatif terhadap antena, yang berarti waktu antara sinyal berubah saat Anda melakukan pengamatan. Anda harus melacak semua itu untuk menghubungkan sinyal. Ini dilakukan dengan superkomputer khusus yang dikenal sebagai korelator. Ini dirancang khusus untuk melakukan perhitungan yang satu ini. Ini adalah korelator yang memungkinkan lusinan antena berfungsi sebagai teleskop tunggal.
Butuh puluhan tahun untuk memperbaiki dan meningkatkan interferometri radio, tetapi telah menjadi alat umum untuk astronomi radio. Dari peresmian VLA pada 1980 ke cahaya pertama ALMA pada 2013, interferometri telah memberi kita gambar resolusi tinggi yang luar biasa. Teknik ini sekarang sangat kuat sehingga dapat digunakan untuk menghubungkan teleskop di seluruh dunia.
Pada 2009, pengamat radio di seluruh dunia sepakat untuk bekerja sama dalam proyek ambisius. Mereka menggunakan interferometri untuk menggabungkan teleskop mereka untuk membuat teleskop virtual sebesar planet. Ini dikenal sebagai Teleskop Event Horizon, dan pada tahun 2019 itu memberi kami gambar pertama kami tentang lubang hitam.
Dengan kerja tim dan interferometri, kita sekarang dapat mempelajari salah satu objek paling misterius dan ekstrim di alam semesta.
