Was ist optische Interferometrie?

Optische Interferometrie ist die Verwendung der Wechselwirkung zwischen zwei oder mehr Energiewellen zum Sammeln von Informationen. Sie stammen entweder von derselben Quelle oder haben eine ähnliche Frequenz, und die im Messgerät erzeugten Störungen liefern wichtige Daten über ihr Verhalten und die Eigenschaften der Quelle. Experimente mit dieser Technik stammen aus den frühen 1800er Jahren, die eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Theorien über die Natur des Universums spielten. Wissenschaftler können die optische Interferometrie auf eine Reihe von Mess- und Kalibrierungsaufgaben anwenden.

In einem einfachen Beispiel der optischen Interferometrie kann sich ein Astronom dafür entscheiden, mit zwei Teleskopen die gleiche Punktquelle wie einen Stern zu messen. Jedes Teleskop sammelt das Licht des Sterns und führt es einem Interferometer zu, das die Informationen kombiniert. Der Astronom kann die Abweichungen in den Bildern zur Kenntnis nehmen und Informationen über den Ort, die Größe und die Zusammensetzung des Sterns sammeln. Diese Beobachtungen können es dem Astronomen ermöglichen, festzustellen, ob sich der Stern nähert oder zurücktritt, und seine Bewegung durch das Universum zu verfolgen.

Das Wort „optisch“ im Titel kann irreführend sein, da es den Eindruck erweckt, dass bei der optischen Interferometrie mit sichtbarem Licht gearbeitet wird. Tatsächlich kann auch Energie in nicht sichtbaren Wellenlängen unter Verwendung spezialisierter Optikvorrichtungen gesammelt werden. Dies können Radiowellen sein, die in der Astronomie weit verbreitet sind, um Daten über extrem weit entfernte Objekte zu sammeln. Forscher können mit Energie aus einer interessierenden Quelle arbeiten oder Energie mit Werkzeugen wie Lasern erzeugen, um Messungen vorzunehmen und Geräte zu kalibrieren.

Bei der optischen Interferometrie können zahlreiche Ausrüstungsgegenstände wie eine Bank von Radioteleskopen kombiniert werden. Wenn die Wellenlängen kombiniert werden und sich Interferenzen entwickeln, können Beobachter Informationen im Randbereich der Daten erkennen, die Aufschluss über die Art der beobachteten Quellen geben. Dieser Prozess kann für alles nützlich sein, von äußerst präzisen Messungen von Phänomenen auf der Erde bis hin zum Testen von Theorien über die Zusammensetzung ferner Sterne.

Einige frühe Experimente mit astronomischer optischer Interferometrie haben gezeigt, dass frühere Theorien über die Zusammensetzung des Raums falsch waren. Viele Jahrhunderte lang glaubten die Menschen, dass eine Substanz, die als „Äther“ bekannt ist, in der Atmosphäre vorhanden ist und als Leiter für Ton und Licht dient. In den 1800er Jahren haben Beobachtungen mit Hilfe der optischen Interferometrie einige Lücken in der Theorie geschlossen, und in den 1900er Jahren hat die Wissenschaft sprunghaft Fortschritte gemacht, um die Theorie vollständig zu zerlegen und durch andere Modelle zu ersetzen, um das Universum zu erklären.