Кратко — по принципам, ограничениям и задачам, где каждый метод превосходит другой.
Принципы (суть)
- Радиоинтерферометрия: несколько антенн измеряют взаимные корреляции сигналов; синтезируется апертура с эффективным размером равным максимальному базису $B$. Простая формула углового разрешения: $\theta \approx \lambda /B$. Измеряются комплексные видимости в плоскости $uv$, затем восстанавливается изображение (синтез-интерферометрия, де-конволюция, самокалибровка).
- Оптическая адаптивная оптика (AO): единичный крупный телескоп с системой измерения и коррекции волнового фронта в реальном времени (волновой датчик + корректирующий зеркало) компенсирует искажения атмосферы, добиваясь приближения к дифракционному предельному разрешению заполненной апертуры. Дифракционный предел для круглой апертуры: $\theta \approx 1.22\lambda /D$. Атмосферные характеристики задают параметр Фрида $r_0$ и время когерентности $t_0$ — AO должен корректировать на масштабах $\lesssim r_0$ и времях $\lesssim t_0$.
Типичные диапазоны и числовые примеры (порядки величин)
- Радио: $\lambda \sim 1\mathrm{mm}$ — $100\mathrm{m}$ (частоты от $\sim 300$ GHz до $\sim 3$ MHz). Базы: сотни метров (ALMA) — тысячи км (VLBI). Пример: для VLBI с $B\sim 10^7\mathrm{m}$ и $\lambda =3.6\mathrm{cm}$ $\theta \sim 7\times 10^{-12}\mathrm{rad}$ ($\mu$as-класс).
- Оптика/ближнее ИК: $\lambda \sim 0.4$ — $2.5\mu \mathrm{m}$. Телескопы $D\sim 8$–$39\mathrm{m}$. Пример: на 8‑м при $\lambda =2.2\mu \mathrm{m}$ $\theta \approx 1.22\cdot 2.2\times 10^{-6}/8\approx 3.35\times 10^{-7}\mathrm{rad}\approx 70\mathrm{mas}$.
Преимущества радиоинтерферометрии
- Достижимое угловое разрешение очень большое за счёт длинных баз (VLBI) — микросекунды дуги и лучше.
- Отличная чувствительность к спектральным линиям (высокое разрешение по частоте), поляризации и кинематике (радиальные скорости).
- Работает в любую погоду/день‑ночь (кроме сильного атмосферного поглощения в мм/подмм).
- Имеет сильные средства калибровки фазы/амплитуды (самокалибровка) и может исследовать слабые широкие структуры (при достаточном покрытии $uv$).
- Лучший выбор для: радиоявлений (пульсары, джеты AGN, мазеры), HI 21‑см, молекулярные облака, астрофизическая телеметрия высокой точности (астрометрия).
Ограничения радиоинтерферометрии
- Плохая чувствительность к очень компактным оптическим контрастам в видимом/ИК (не подходит для прямой визуализации отражённого света экзопланет).
- Формирование изображений зависит от покрытия $uv$ (могут быть артефакты при скудном покрытии); надо сочетать с одиночными тарелками для больших масштабов.
- Интерферометрия на коротких длинах волн (оптика) сложна из‑за очень быстрых флуктуаций фазы.
Преимущества оптической AO
- Позволяет получить дифракционно‑ограниченное изображение на больших апертурах в видимом/НIR — высокая пространственная детализация поверхностей, дисков, галактических ядер.
- Экстремальная AO + коронография даёт высокую контрастность близко к звезде (критично для прямой съёмки экзопланет и изучения внутренней части протопланетных дисков) — рабочие углы порядка $\sim$ десятки миллисекунд дуги и ближе.
- Хороша для интегрально‑полоскостной спектроскопии высокого разрешения и наблюдений слабых компактных источников в оптическом/ИК.
- Высокая эффективность в работе со слабым пространственным фоновым контрастом и для визуальной/спектральной морфологии.
Ограничения AO
- Зависит от погодных условий и наличия хорошей звезды‑опоры или систем лазерных гидирующих звёзд (LGS); производительность хуже в оптическом по сравнению с НIR (меньший $r_0$, короче $t_0$).
- Сложно достигать экстремальных базисов, как в VLBI; чувствительность к очень широким низкочастотным структурам ограничена апертурой.
- Невозможность наблюдать длинноволновые радио-линии и молекулярные переходы.
Когда какой метод превосходит другой (коротко)
- Радиоинтерферометрия лучше для:
- Очень высокого углового разрешения (VLBI), точной астрометрии.
- Наблюдения невидимого в оптике излучения: молекулярные линии, HI, синхротрон, мазеры.
- Изучения кинематики и магнитных полей (поляризация) на больших масштабах.
- Работы в неблагоприятных погодных условиях / круглосуточно.
- Оптическая AO лучше для:
- Дифракционно‑ограниченной визуализации в видимом/НIR, детального изучения дисков и поверхности звёзд.
- Высококонтрастной съёмки близко к ярким объектам (экзопланеты, коронография).
- Интегральной и высокопространственно‑разрешающей спектроскопии в оптическом/ИК.
Короткое резюме: радиоинтерферометрия — инструмент для экстремального разрешения, спектроскопии линий и непересекающихся длин волн; оптическая AO — инструмент для достижения дифракционного качества изображений и высокой контрастности в видимом/ИК, критичен для прямой визуализации и спектроскопии компактных/слабых оптических объектов.