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# 電波天文學
>5/29 14:00 2022地奧決選營第一天
* 觀測波長範圍：1mm~30m
* ＞30m波長時，波會被電離層吸收。
* 光學觀測：觀察光子與電場。
* 無線電觀測：觀測輻射相位與頻率。
### 大氣窗
* X-ray：約為原子能階越遷。
* $\gamma$-ray：約為原子核能階越遷。
多以電子伏特(eV)表示能量。
* 當溫室氣體中氫發生震動，吸收能量，吸收紅外線，稱為震動能階。
* 地表上紅外線、X-ray、$\gamma$-ray 無法觀測。

### 電波天文學簡史
* 1931年，Jansky建設天線研究雷雨，解析度約30º。
* 1932年，發現週期約24h之訊號
* 1933年發現週期為一恆星日。
* 1935年發現訊號最強的區域為銀河中心。
* 1Jy=10^-26^ / m^2^ Hz
* 1937年，近一步確認訊號最強區域為人馬座，此區域命名為Sgr A。
* 1944年，預測氫原子21.1公分(1420MHz)譜線，為氫電子自旋反轉之譜線。

### 背景輻射

* 宇宙3K背景輻射、氫原子21公分譜線。
* 螺旋星系測量：21cm譜線，可建立星系的模型。
* 都普勒效應：測量紅藍移，得知螺旋星系的自轉狀態，推論天體質量。

\begin{gather*}{mv^2 \over r}={GMm \over r^2}\end{gather*}

## 天文化學
* 分子束交叉實驗：激發碳與氮結合，形成CN，與有機物結合。
* 超高真空：約為一立方公分10^7^氣體分子。
* 宇宙中約一立方公分1~1000個氣體分子，超高真空～＝超高密度分子雲。

### MASER
MASER=Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation.
＝微波波段的雷射，為受激輻射。比LASER還早發明。

Astrophysical MASER ：指分子受天體激發，產生受激微波輻射。
易產生MASER的分子
* OH
* CH
* H$_2$CO
* H$_2$O
* NH$_3$, ^15^NH3
* CH$_3$OH
* HNCNH
* SiS
* HC3N
* SiO, ^29^SiO, ^30^SiO
* HCN, H^13^CN
* H (in MWC 349)
* CS

透過對水分子Maser的觀測，藉由都卜勒效應，可觀測星系的旋轉和黑洞的移動。

### 電波天文學干擾
* 主動性干擾：手機、電視廣播、人造衛星
* 非主動性干擾：電流非直流性流動時會產生電磁波，電線、電腦、有線電視。
* 頻寬分配，避免無線電波相互干擾。

### 有名的單一無線電波望遠鏡
阿雷西伯望遠鏡，美國
Effelsberg，德國
lovell，英國
500m口徑球面射電望遠鏡，中國

## 干涉望遠鏡陣列
1. 拋物面將平行光聚集於焦點上，皆為同個相位。
1. 沿著拋物面建造多個小型望遠鏡，將反射光以電纜取代，達到相同光程差。
1. 將光匯集於拋物面後，且光程差可計算，可將電纜建造在地面上節省成本。
1. 再根據天線與拋物面的光成差調整電纜，合成同一影像。

* 解析度增加，但望遠鏡間仍無訊號，代表其訊號需要極強才可偵測。

### 干涉
單狹縫繞射與單縫阻擋繞射所呈現的結果相同。
圓盤繞射（望遠鏡、月華）：$1.22 \lambda /D$，可藉由華的半徑推斷水滴大小。
單狹縫繞射（干涉儀）：$\lambda/D$
:::success
**干涉儀原理補充：[點我](https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E8%BF%88%E5%85%8B%E8%80%B3%E5%AD%99%E6%B5%8B%E6%98%9F%E5%B9%B2%E6%B6%89%E4%BB%AA)**
:::

### 超光速運動
視覺上的天體超光速移動。
[Wikipedia＿超光速運動](https://zh.m.wikipedia.org/zh-tw/%E8%B6%85%E5%85%89%E9%80%9F%E9%81%8B%E5%8B%95)
## Event Horizon telescope

事件視界望遠鏡 Event Horizon Telescope, EHT
環球毫米甚長基線干涉陣列 Global mm-VLBI Array, GMVA

數據搜集：不藉由電纜傳送，存於硬碟中集中處理。
解析度：μas，微角秒。

### M87 location
銀河系-仙女座星系群-室女座星系團-室女座超級星系團
M87：室女座星系團的中心

### 活躍星系核(Active galactics nucleus, AGN)
黑洞吸收物質，形成吸積盤。
物質隨自轉軸噴出，形成噴流。
M87*的噴流甚至可透過可見光進行觀測。

### 黑洞陰影
黑洞上下半部的光線會被重力彎曲。

史瓦希半徑=$\dfrac{2GM}{C^2}$

光球半徑=$\dfrac{3GM}{C^2}$

陰影半徑=$\dfrac{3\sqrt3\ GM}{C^2}$

史瓦希半徑/陰影半徑 ~=$\dfrac{2}{3\sqrt3}$ ~=$\dfrac{1}{2.6}$

### M87* VS Sgr A*
* 星雲、星際塵埃阻擋
* Sgr A*自轉週期短
* Sgr A* 比M87* 難成像
* 如何觀測：透過多張照片平均取加權數合成黑洞影像