Kính thiên văn vô tuyến (Radio Telescope) cấu tạo có phần giống với kính thiên văn phản xạ quang học. Thay cho vật kính như các kính thiên văn quang học, kính thiên văn vô tuyến có bộ phận chính là một ăng ten có dạng một gương parabol
kim loạị Gương parabol này có nhiệm vụ thu nhận các tín hiệu vô tuyến từ ngôi sao đang được quan sát và chuyển các tín hiệu đó về các bộ phận phân tích.
Để làm tăng thêm độ phân giải cho các kính thiên văn vô tuyến, các kính này
ở nhiều đài thiên văn được lắp dưới dạng tổ hợp. Tức là không phải là một gương
lớn mà có thể gồm nhiều gương nhỏ sắp xếp sao cho các sóng phản xạ hội tụ tại
cùng một điểm (giao thoa sóng). Cách lắp này tiện hơn việc chế tạo một gương quá
lớn mà vẫn mang lại hiệu quả tốt, tuy nhiên nó lại yêu cầu độ chính xác gần như
tuyệt đối vì chỉ cần một trong số các gương của hệ đặt lệch dù ít đáng kể thì cũng sẽ không cho ra được hình ảnh như mong muốn.
Các kính thiên văn hoạt động ở các dãy bước sóng từ ~ 1m – 3m. Những bước
sóng vô tuyến (vt ) trải dài từ khoảng 1 mm tới khoảng 10m nên lớn gấp hàng nghìn lần đến hàng chục triệu lần bước sóng khả kiến (kk ~0,6 µm). Để có độ
phân giải /D ( là bước sóng, D là đường kính của kính) tương đương với độ
phân giải của kính thiên văn dùng trong vùng khả kiến, các nhà thiên văn vô tuyến
phải dùng các ăngten có đường kính lớn gấp vt/kk lần đường kính của kính
quang học hoạt động trên những bước sóng khả kiến. Nghĩa là nếu muốn đạt được độ phân giải cao bằng độ phân giải của một kính thiên văn quang học có đường kính 1,5m, kính thiên văn vô tuyến hoạt động trên bước sóng = 1mm phải có đường
kính lớn bằng = 2500m ! Việc xây một ăngten lớn như thế tốn rất nhiều kinh phí và khó thực hiện về mặt kỹ thuật. Kính vô tuyến milimet lớn nhất hiện nay chỉ có đường kính lớn tới 45m.
Kính thiên văn vô tuyến lớn nhất thế giới:
Kính thiên văn vô tuyến lớn nhất thế giới hiện nay là kính Arecibo đặt tại Puerto Rico được sử dụng từ năm 1963. Gương chính của kính có đường kính
305m, bộ phận thu sóng phản xạ được treo phía trên gương chính ở độ cao 150m. Đây là kính thiên văn lớn nhất và nhạy nhất thế giới, nó từng được sử dụng làm công cụ chính trong việc tìm kiếm các tín hiệu về sự sống ngoài Trái Đất trong quá
trình thực hiện dự án SETI (Search for the Extraterrestial Intelligence – tìm kiếm trí
tuệ ngoài Trái Đất)
Hình 3.1. Kính Arecibo đặt tại Puerto Rico được sử dụng từ năm 1963 Kính thiên văn vô tuyến lướn thứ 2 là kính thiên văn Effensberg, cách 40km
về phía Nam của Bonn, Đức. Kínhnày có đường kính là 100m, được đưa vào sử
dụng từ năm 1971. Khác với kính Arecibo không thể thay đổi góc nhìn mà chỉ đặt
cố định, Effenssberg được nối với các trục lớn có thể cho phép trục chính của gương quay về bất cứ hướng nào để tiếp nhận các sóng điện từ đến từ các thiên thể
cần nghiên cứụ
tuyến đạt được độ phân giải tương đương với, hoặc cao hơn độ phân giải của các
kính quang học. Bởi vì độ phân giải của hệ giao thoa không tùy thuộc vào kính
thước của riêng từng ăngten mà tùy thuộc vào khoảng cách giữa các ăngten. Độ
phân giải vẫn được xác định bằng công thức /D, nhưng ở đây D là khoảng cách
giữa những ăngten và còn được gọi là "đường căn cứ" (baseline) của hệ giao thoạ Đường căn cứ có thể dài hàng chục, thậm chí hàng nghìn kilomet. Các nhà thiên
văn vô tuyến xây những mạng ăngten đặt ở các châu lục khác nhau để đạt tới độ
phân giải cao (10-5 giây cung). Độ phân giải này dùng để phân biệt chi tiết trong
những thiên hà xa xôi trong Vũ trụ.
Hình 3.2. Very large array (VLA) radio telescopes in Socorra, New Mexicọ
(Reproduced by permission of JLM Visuals)
Những công trình nghiên cứu bằng kính vô tuyến giao thoa:
Phát hiện NH3 HC7N (là những phân tử đóng vai trò quan trọng trong quá
trình hóa học trong vỏ những ngôi saọ Những phân tử hydrogen để tạo ra trạng thái
cân bằng nhiệt, nên NH3 được coi là những nhiệt kế để đo nhiệt độ trong môi trường
xung quanh sao) bằng kính thiên văn vô tuyến có đường kính 100m đặt tại Effelsberg. Kính thiên văn này tuy lớn nhưng vẫn có độ phân giải đủ cao để quan sát được nhiều chi tiết.
Hình 3.3. Angten trong hệ kính vô tuyến giao thoa BIMA của Đại học
Berkeley (California, USA). Trên nền trời là vùng trung tâm của Ngân hà. (Hình chụp bởi nhà thiên văn Dick Plambeck)
Xác định sự phân bố các loại phân tử trong vỏ các ngôi sao bằng hệ kính giao thoa VLA (Very Large Aray) đặt tại tiểu bang New Mexicọ Hệ kính giao thoa
VLA gồm 27 ăng ten, môi ăng ten có đường kính 27m. khoảng cách tối đa giữa
những ăng ten là 35 km.
Dùng kính VLA để quan sát bức xạ Synchroton phát trên bước sóng 18cm bởi
thiên hà 3C111, ở khoảng cách 6 trăm triệu năm ánh sáng.
Sử dụng hệ kính giao thoa BIMA đẻ quan sát một số phân tử và tìm hiểu được cơ chế hóa học cấu tạo ra những phân tử trong vỏ ngôi saọ
Đái thiên văn vô tuyến Nobeyama (thuộc ĐH Tokyo) có kính vô tuyến lớn dường kính 45m, hoạt động trên những bước sóng ánh sáng milimet và có phổ kế
rất hiện đạị nhờ vào kính thiên văn vô tuyến này mà ta phát hiện được những phân
Sử dụng kính thiên văn để nghiên cứu búc xạ điện từ phát ra từ lổ đen:
Sử dụng những kính thiên văn vô tuyến mạnh, các nhà khoa học đã chụp ảnh được một lỗ đen lớn đang phóng ra các bức xạ là các hạt mang điện tích, mang lại
caic nhìn đầu tiên về nguồn gốc của các tia vũ trụ.
Hình 3.4. Một bức ảnh về lỗ đen.
Các lỗ đen siêu nặng là trung tâm của rất nhiều thiên hà và từ lâu các nhà khoa học vẫn tin rằng nó là nguồn phóng ra các tia bức xạ với vận tốc gần với vận tốc của
ánh sáng. Nhưng điều gì khiến cho chúng vẫn còn là 1 bí ẩn?
Một nhóm nghiên cứu quốc tế đứng đầu bởi Alan Marsher ở đại học Boston đã
đưa ra những hé lộ đầu tiên về vấn đề nàỵ Nhóm của Marsher sử dụng hệ thống kính thiên văn tổ hợp của đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia gồm 10 kính thiên văn vô tuyến và nhắm vào mục tiêu là thiên hà BL Lacertaẹ
Một loại lỗ đen sieu nặng được nghi ngờ rằng đang phát ra những dòng năng lượng lớn ở khoảng cách 950 triệu năm ánh sáng cách chúng tạ
Kết quả quan sát cho thấy những dòng vật chất mang điện tích tuôn ra từ lỗ đen theo đường xoắn nút chai, đúng như những gì các nhà thiên văn học đã dự đoán.
Quan sát này của nhóm nghiên cứu mang lại giải thích cho những dòng bức xạ
vẫn được tuôn ra từ lỗ đen và cơ chế khiến chúng được gia tốc lên đến gần vận tốc
của ánh sáng.
Trang bị thêm kính thiên văn để phát hiện sự sống ngoài hành tinh:
Các nhà khoa học Mỹ đã đưa hệ thống kính thiên văn vô tuyến đặc biệt đầu
tiên vào sử dụng với hi vọng sẽ phát hiện ra dấu vết của sự sống ngoài hành tinh. Dự án «Allen Telescope Array» (ATA) mang tên nhà tài trợ Paul Allen dự kiến sẽ
lắp đặt 350 kính thiên văn vô tuyến ở Hat Creek, cách San Francisco 400 km về
phía Bắc.Sau khi được lắp đặt, 42 ăng ten trong dự án đã bắt đầu thu nhận những tín
hiệu radio đầu tiên từ vũ trụ với hi vọng sẽ tìm được dấu viết sự sống ngoài Trái
Đất.
"Đây là một ngày trọng đại trong lĩnh vực thiên văn học vô tuyến và nghiên cứu vũ trụ. (…) Rất nhiều bí mật bên ngoài hành tinh đang chờ chúng ra khám phá và chúng ta đang tiến lại gần sự thật”, Leo Blitz – giáo sư thiên văn tại Đại học
Berkelay khẳng định. ATA mang nhiều điểu ưu việt hơn so với những kính thiên
văn vô tuyến trước đâỵ
Các nhà khoa học hứa hẹn: “Chỉ trong 24 năm, kính ATA sẽ thu được khối lượng thông tin khổng lồ gấp hàng nghìn lần so với những thông tin mà các kính
thiên văn khác của SETI (Viện tìm kiếm sự sống ngoài trái đất) thu được trong 45 năm qua”. Paul Allen - đồng sáng lập tập đoàn Microsoft - là người giàu thứ năm
trên thế giới theo bình chọn của tạp chí Forbes, với tổng tài sản ước tính vào khoảng
18 tỷ USD.
