Avaruus.fi - keskustelualue

Jännityksellä odotan keskiviikkona julkaistavaa kuvaa Sagittarius A:sta, Linnunradan keskustassa olevasta mustasta aukosta. Etäisyys sinne on käsittämätön kilometreissä, 247+15 nollaa! Yritin muuttaa mittakaavaa ymmärrettävämmäksi, pienensin mustan aukon yhden millimetrin kokoiseksi "kirpuksi". Kuitenkin kirpulle tulisi n. 10 000km matka (jos ei laskut ole pielessä). Harrastusputkella ehkä näkee kirpun 10km päästä, mutta 10 000km, ei onnistu.
Eli uskomaton suoritus kuvata vielä radiopeileillä jotka tuskin on niin tarkoiksi hiottu kuin näkyvän valon teleskoopit.

Lainaus käyttäjältä: mistral - 08.04.2019, 23:35:50
Eli uskomaton suoritus kuvata vielä radiopeileillä jotka tuskin on niin tarkoiksi hiottu kuin näkyvän valon teleskoopit.

Kyllä ne ovat ihan yhtä tarkkoja suhteessa havaittavaan aallonpituuteen. Jos kuvataan millimetrin aaltoja, ei ole mitään väliä onko peili muodossaan mikrometrin vai nanometrin tarkkuudella.

Isoimmat radioteleskoopit toimivat ihan hyvin vaikka olisivat tehty kanaverkosta.

Onko salaisuus siinä että keinoälyllä kuvainformaatiosta karsitaan ne pikselit joilla on suurin sivuttaissiirtymä? Sivuttaissiirtymä tulisi kun maapallon eri puolilta kulmamuutos Sagittariukseen näkyy kennolla. Tosin kulma on kaukana niin pieni ettei fotonit jaksa siirtyä viereiseen pikseliin. Kuitenkaan en ymmärrä kuinka radioaalloista päästään sellaiseen tarkkuuteen vaikka mitä keinoälyä käytetään.

http://www.astro.utu.fi/zubi/obs/radioint.htm

Lainaus käyttäjältä: mistral - 09.04.2019, 12:39:41
Onko salaisuus siinä että keinoälyllä kuvainformaatiosta karsitaan ne pikselit joilla on suurin sivuttaissiirtymä? Sivuttaissiirtymä tulisi kun maapallon eri puolilta kulmamuutos Sagittariukseen näkyy kennolla. Tosin kulma on kaukana niin pieni ettei fotonit jaksa siirtyä viereiseen pikseliin. Kuitenkaan en ymmärrä kuinka radioaalloista päästään sellaiseen tarkkuuteen vaikka mitä keinoälyä käytetään.

Tekoälyllä ei ole mitään tekemistä tämän kanssa vaan dataa käsitellään ihan deterministisesti jo satoja vuosia ymmärrettyjen fysikaalisten periaatteiden pohjalta, ottamalla huomioon miten aaltomuotoiset signaalit interferoivat toisiaan. Kyseessä ei ole mikään parallaksi-ilmiö eikä sivuttaissiirtymä, vaan aaltoliikkeen fysikaalinen ominaisuus, koherenssi.

Keräämällä signaalit mahdollisimman kaukana toisistaan saadaan kahden teleskoopin data yhdistämällä systeemin erotuskyky yhtä hyväksi kuin vastaavan kokoisella yksittäisellä teleskoopilla. Pinta-alalla ei ole väliä, joten keskellä saa olla tyhjää.

Lainaus käyttäjältä: einari - 09.04.2019, 12:56:46
http://www.astro.utu.fi/zubi/obs/radioint.htm

Ai se onkin interferenssi jolla päästään käsiksi resoluutioon, tämä on se arvoitus jota olen ihmetellyt monta vuotta. Yksi arvoitus kuitenkin jäi ratkaisematta, kuinka yksi fotoni voi osua eri peileihin? Siis jos kaikki fotonit on erilaisia, kuinka erilaisten fotonien vaiheista on hyötyä, nehän voi tulla sivusuunnassa ja syvyyssuunnassa ja eri polarisaatiolla hyvin eri paikoista, niin miten niistä saadaan mitään irti?

Lainaus käyttäjältä: Lauri Kangas - 09.04.2019, 14:50:12
Tekoälyllä ei ole mitään tekemistä tämän kanssa vaan dataa käsitellään ihan deterministisesti jo satoja vuosia ymmärrettyjen fysikaalisten periaatteiden pohjalta, ottamalla huomioon miten aaltomuotoiset signaalit interferoivat toisiaan. Kyseessä ei ole mikään parallaksi-ilmiö eikä sivuttaissiirtymä, vaan aaltoliikkeen fysikaalinen ominaisuus, koherenssi.

Keräämällä signaalit mahdollisimman kaukana toisistaan saadaan kahden teleskoopin data yhdistämällä systeemin erotuskyky yhtä hyväksi kuin vastaavan kokoisella yksittäisellä teleskoopilla. Pinta-alalla ei ole väliä, joten keskellä saa olla tyhjää.

Ok, sivuttaissiirtymällä ei ole merkitystä vaan interferenssillä. Einarille jo kommentoin ja ihmettelin kuinka eri fotonit voi antaa mitään informaatiota jos ne on eri paikoista lähteneet. Siis jos ne on miljoonan kilometrin päässä toisistaan startissa niin mitä niillä voi todistaa? Vai onko kyse säteilypiikistä jossa kaksi murikkaa törmää yhteen ja sen perusteella voidaan olettaa että fotonit tulee samasta tapahtumasta? Ja siitä piikistä sitten valitaan monien joukosta 2 tai useampia fotoneja, joilla on sama polarisaatio ja sen perusteella teleskoopin erotuskyky paranee? Eli kukin fotoni antaisi "tikkatauluun" jäljen ja kun jälkiä tarpeeksi monta, voidaan päätellä missä tikkataulun kymppi on.

Joku lamppu syttyi tässä illansuussa, siis onko interferenssi tässä vaan kolmion yhden sivun mittakeppi? Jos trigonometrisessä kolmiossa tiedetään sivun pituus niin sen suuntakin saadaan tarkkaan laskettua Ja kun pohjois/etelä suunta on laskettu, sitten itä/länsi ja tiedetään tarkkaan kohteen suunta. Tässä hämäsi se että jokaisella fotonilla on oma vaihe ja polarisaatio mutta radioaalloissa ilmeisesti joku kolari avaruudessa teettää enemmän tietyn polarisaation fotoneita ja ne nousee esiin mittauksessa ja se mahdollistaa interferometrin toiminnan?

Lainaus käyttäjältä: mistral - 09.04.2019, 16:11:50
Ok, sivuttaissiirtymällä ei ole merkitystä vaan interferenssillä. Einarille jo kommentoin ja ihmettelin kuinka eri fotonit voi antaa mitään informaatiota jos ne on eri paikoista lähteneet. Siis jos ne on miljoonan kilometrin päässä toisistaan startissa niin mitä niillä voi todistaa? Vai onko kyse säteilypiikistä jossa kaksi murikkaa törmää yhteen ja sen perusteella voidaan olettaa että fotonit tulee samasta tapahtumasta? Ja siitä piikistä sitten valitaan monien joukosta 2 tai useampia fotoneja, joilla on sama polarisaatio ja sen perusteella teleskoopin erotuskyky paranee? Eli kukin fotoni antaisi "tikkatauluun" jäljen ja kun jälkiä tarpeeksi monta, voidaan päätellä missä tikkataulun kymppi on.

Ei valo ole mikään kimppu erillisiä fotoneja joista jokaisella on jokin toisistaan riippumaton aallonpituus ja vaihe, ja joka voi osua vain yhteen paikkaan kerrallaan.

Thomas Young osoitti valon aaltoluonteen jo kaksisataa vuotta sitten näyttämällä että kahden kapean raon läpi kulkeva valo muodostaa interferenssikuvion, joka esiintyy siitä huolimatta vaikka valoa laitettaisiin tulemaan vain yksi fotoni kerrallaan. Peittämällä toinen raoista kuvio häviää. Fotoni kulkee siis aaltoluonteensa takia kummankin raon läpi yhtäaikaa. Samoin käy niihin kahteen radioteleskooppiin osuvalle fotonille.

Täytyy edelleenkin ihmetellä että miten voit miettiä noin syvällisiä asioita kosmologiasta ilman että aaltohiukkasdualismin perusperiaatteet ovat tuttuja. Tuo on modernin fysiikan kulmakiviä. Ei oppilaitoksissakaan turhaan aloiteta ensin näistä asioista, ennenkuin mennään mihinkään syvällisempään.

Lainaus käyttäjältä: mistral - 09.04.2019, 19:15:41
Joku lamppu syttyi tässä illansuussa, siis onko interferenssi tässä vaan kolmion yhden sivun mittakeppi? Jos trigonometrisessä kolmiossa tiedetään sivun pituus niin sen suuntakin saadaan tarkkaan laskettua Ja kun pohjois/etelä suunta on laskettu, sitten itä/länsi ja tiedetään tarkkaan kohteen suunta.

Tässä ollaan jo ihan vähän jyvällä siitä periaatteesta. Mutta ei pidä ajatella mitään kolmioita, tämän systeemin kannalta ne kolmion kummatkin pitkät sivut ovat käytännössä yhdensuuntaisia. Siis kohteesta katsottuna niiden kahden teleskoopin välinen kulma on käytännössä nolla. Kolmioita piirrellään sitten sinne teleskooppien luokse kuten tuossa Einarin linkkaamassa sivussa.

Lainaus käyttäjältä: mistral - 09.04.2019, 19:15:41
Tässä hämäsi se että jokaisella fotonilla on oma vaihe ja polarisaatio mutta radioaalloissa ilmeisesti joku kolari avaruudessa teettää enemmän tietyn polarisaation fotoneita ja ne nousee esiin mittauksessa ja se mahdollistaa interferometrin toiminnan?

Tässä taas mentiin niin pahasti pieleen etten oikein edes tiedä mistä aloittaa. Ainakaan polarisaatio ei tähän perusperiaatteeseen liity millään tavalla.

Lainaus käyttäjältä: mistral - 09.04.2019, 19:15:41
Joku lamppu syttyi tässä illansuussa, siis onko interferenssi tässä vaan kolmion yhden sivun mittakeppi? Jos trigonometrisessä kolmiossa tiedetään sivun pituus niin sen suuntakin saadaan tarkkaan laskettua Ja kun pohjois/etelä suunta on laskettu, sitten itä/länsi ja tiedetään tarkkaan kohteen suunta.

Nyt kun luin tämän lauseen uudestaan niin epäilen että lampun syttyminen on koskenut ns. phased arrayta (en muista miksikä tuota pitäisi sanoa suomeksi): https://en.wikipedia.org/wiki/Phased_array

Tuossa ensimmäisessä animaatiossa toimii tuollainen vaiheistettu radiolähetin, mutta yhtälailla vastaanottohommissa voidaan vaihe-eroja säätämällä tehdä kiinteästä antennirivistöstä sellainen joka kuulee signaalia vain tietystä kapeasta suunnasta. Siis voidaan etsiä jonkun tuntemattoman kohteen suunta.

Radiointerferometriassa ei varsinaisesti ole aivan tästä kysymys, vaikka hyvin samankaltaisilla periaatteilla leikitäänkin.

Lainaus käyttäjältä: Lauri Kangas - 09.04.2019, 21:33:46
Ei valo ole mikään kimppu erillisiä fotoneja joista jokaisella on jokin toisistaan riippumaton aallonpituus ja vaihe, ja joka voi osua vain yhteen paikkaan kerrallaan.

Thomas Young osoitti valon aaltoluonteen jo kaksisataa vuotta sitten näyttämällä että kahden kapean raon läpi kulkeva valo muodostaa interferenssikuvion, joka esiintyy siitä huolimatta vaikka valoa laitettaisiin tulemaan vain yksi fotoni kerrallaan. Peittämällä toinen raoista kuvio häviää. Fotoni kulkee siis aaltoluonteensa takia kummankin raon läpi yhtäaikaa. Samoin käy niihin kahteen radioteleskooppiin osuvalle fotonille.

No jos fotoni jakautuu kahden teleskoopin välillä, niin vain toiseen se absorboituu. Jos absorboituisi molempiin, energian säilymislaki ei toimisi. Tai jos säilymislaki halutaan  pitää voimassa, osumassa aallonpituus kaksinkertaistuu? Ja jos aallonpituus kaksinkertaistuu, kuinka mittaus sitten onnistuu?

Lisäksi, samasta suunnasta tulee paljon muitakin fotoneita, mistä teleskooppi osaisi valita juuri tietyn fotonin ja neuvotella naapuri teleskoopin kanssa että juuri se korvamerkitty fotoni saatiin kennolle?

Lainaa
Tässä ollaan jo ihan vähän jyvällä siitä periaatteesta. Mutta ei pidä ajatella mitään kolmioita, tämän systeemin kannalta ne kolmion kummatkin pitkät sivut ovat käytännössä yhdensuuntaisia. Siis kohteesta katsottuna niiden kahden teleskoopin välinen kulma on käytännössä nolla. Kolmioita piirrellään sitten sinne teleskooppien luokse kuten tuossa Einarin linkkaamassa sivussa.

En tarkoittanut kolmiota Sagittaariukseen päin vaan näin: Etelä-Amerikan itärannikolla on antenni I, Andeilla on A. A on lähempänä Sagittariusta, sinne osuu ensin fotoni. A:sta piirretään kolmion kateetti I:n yläpuolelle lähiavaruuteen niin että se tekee suorankulman kohti I:tä. Sieltä alas I:hin on tarkasti mitattava matka. Toinen tarkasti mitattava matka on I:stä A:han hypotenuusana joka menee maan läpi. Eikös noilla pysty tarkkaan mittaamaan kolmion sivun suunnan kohti Sagittariusta? Eli kun A ja I 'neuvottelevat' voidaan saadaan tietää kuinka monta nanosekuntia myöhemmin fotoni osuu I:hin ja sen perusteella tiedetään suorankulman tarkka korkeus I:stä, näillä tiedoilla vissiin voidaan laskea kateetin tarkka suunta kohti Sag:ia.

Lainaa
Tässä taas mentiin niin pahasti pieleen etten oikein edes tiedä mistä aloittaa. Ainakaan polarisaatio ei tähän perusperiaatteeseen liity millään tavalla.

Ajattelin vaan että polarisaatio on mitä sattuu joka fotonilla ainakin näkyvän valon tapauksessa mutta että radioaaltojen kohdalla olisi joku tekijä joka nostaa tietyn polarisaation vallitsevaksi ja sen perusteella aaltorintama tekisi interferenssin josta saadaan kateetin 'mittakeppi'. No voin olla väärässä.

Lainaus käyttäjältä: mistral - 10.04.2019, 00:20:02
No jos fotoni jakautuu kahden teleskoopin välillä, niin vain toiseen se absorboituu. Jos absorboituisi molempiin, energian säilymislaki ei toimisi. Tai jos säilymislaki halutaan  pitää voimassa, osumassa aallonpituus kaksinkertaistuu? Ja jos aallonpituus kaksinkertaistuu, kuinka mittaus sitten onnistuu?

Lisäksi, samasta suunnasta tulee paljon muitakin fotoneita, mistä teleskooppi osaisi valita juuri tietyn fotonin ja neuvotella naapuri teleskoopin kanssa että juuri se korvamerkitty fotoni saatiin kennolle?

Nyt yrität väkisin selittää valon hiukkasluonteella ilmiötä joka on mahdollista selittää vain valon aaltoluonteella. Ei se mitään, Isaac Newton kajahti ihan samaan virheeseen, mutta niistä ajoista on fysiikka jo hieman kehittynyt.

Onko tuo mainitsemani Youngin kaksoisrakokoe tuttu? Jos ei, niin nyt välittömästi opiskelemaan aihetta!

Lainaus käyttäjältä: mistral - 10.04.2019, 00:20:02
En tarkoittanut kolmiota Sagittaariukseen päin vaan näin: Etelä-Amerikan itärannikolla on antenni I, Andeilla on A. A on lähempänä Sagittariusta, sinne osuu ensin fotoni. A:sta piirretään kolmion kateetti I:n yläpuolelle lähiavaruuteen niin että se tekee suorankulman kohti I:tä. Sieltä alas I:hin on tarkasti mitattava matka. Toinen tarkasti mitattava matka on I:stä A:han hypotenuusana joka menee maan läpi. Eikös noilla pysty tarkkaan mittaamaan kolmion sivun suunnan kohti Sagittariusta? Eli kun A ja I 'neuvottelevat' voidaan saadaan tietää kuinka monta nanosekuntia myöhemmin fotoni osuu I:hin ja sen perusteella tiedetään suorankulman tarkka korkeus I:stä, näillä tiedoilla vissiin voidaan laskea kateetin tarkka suunta kohti Sag:ia.

Siinä tapauksessa olit varmaan ihan oikeilla jäljillä. Mutta ei edelleenkään se suunta ole se tuntematon muuttuja tässä yhtälössä. Suunta tiedetään hyvin tarkasti, sillä on päätetty että tehdään kuva, ja siinä joka pikseli on hieman eri suunnassa. Sitten yritetään mitata paljonko kustakin niistä suunnasta tulee signaalia. Siitä voidaan sitten piirtää kuva.

Lainaus käyttäjältä: mistral - 10.04.2019, 00:20:02
Ajattelin vaan että polarisaatio on mitä sattuu joka fotonilla ainakin näkyvän valon tapauksessa mutta että radioaaltojen kohdalla olisi joku tekijä joka nostaa tietyn polarisaation vallitsevaksi ja sen perusteella aaltorintama tekisi interferenssin josta saadaan kateetin 'mittakeppi'. No voin olla väärässä.

Ei se ole mikään sääntö että näkyvällä valolla on satunnainen polarisaatio. Jos jostain lähteestä tuleva valo on polarisoitunutta, joka fotonilla on sama polarisaatio. Tämä pätee esimerkiksi valolle joka paistaa tietokoneesi/kännykkäsi näytöstä kohti naamaasi.

En osaa nyt suorilta sanoa miten polarisaatio vaikuttaa noihin radiotähtitieteellisiin mittauksiin (varmaan useissa kohteissa mittaillaan säteilystä kummankin suuntaista polarisaatiota) mutta polarisaatio ei joka tapauksessa ole se mikä aiheuttaa interferenssin, vaan sen aiheuttaa sen säteilyn koherenssi.

Lainaus käyttäjältä: Lauri Kangas - 10.04.2019, 07:52:15
Nyt yrität väkisin selittää valon hiukkasluonteella ilmiötä joka on mahdollista selittää vain valon aaltoluonteella. Ei se mitään, Isaac Newton kajahti ihan samaan virheeseen, mutta niistä ajoista on fysiikka jo hieman kehittynyt.

En vaan mene merta edemmäs kalaan, kala tuli jo hiukkasluonteella. Eipä silti toki aaltoluonnekin on totta.

Lainaa

Onko tuo mainitsemani Youngin kaksoisrakokoe tuttu? Jos ei, niin nyt välittömästi opiskelemaan aihetta!

Onpa hyvinkin tuttu, onhan sitä käsitelty täällä monesti...

Lainaa
Siinä tapauksessa olit varmaan ihan oikeilla jäljillä. Mutta ei edelleenkään se suunta ole se tuntematon muuttuja tässä yhtälössä. Suunta tiedetään hyvin tarkasti, sillä on päätetty että tehdään kuva, ja siinä joka pikseli on hieman eri suunnassa. Sitten yritetään mitata paljonko kustakin niistä suunnasta tulee signaalia. Siitä voidaan sitten piirtää kuva.

Sepä se, hirmuinen määrä prosessointia.

Lainaa
Ei se ole mikään sääntö että näkyvällä valolla on satunnainen polarisaatio. Jos jostain lähteestä tuleva valo on polarisoitunutta, joka fotonilla on sama polarisaatio. Tämä pätee esimerkiksi valolle joka paistaa tietokoneesi/kännykkäsi näytöstä kohti naamaasi.

En osaa nyt suorilta sanoa miten polarisaatio vaikuttaa noihin radiotähtitieteellisiin mittauksiin (varmaan useissa kohteissa mittaillaan säteilystä kummankin suuntaista polarisaatiota) mutta polarisaatio ei joka tapauksessa ole se mikä aiheuttaa interferenssin, vaan sen aiheuttaa sen säteilyn koherenssi.

Ajattelin että polarisaatio lisää interferoivien aaltojen määrää koska niillä on vain yksi värähtelysuunta lukemattomien suuntien sijaan. Mutta tämä vain pähkäilyä.


Palaan vielä energian säilymislakiin, se siis tarkoittaisi että startissa olevan fotonin energia ei lisääntyisi perillä. Jos nyt sanot että fotoni menee kahteen eri antenniin jotka on tuhansien kilometrien päässä toisistaan, niin keila on todella leveä. Leveys teettää yllätyksen: osa keilasta osuu maahan jo ennen antenneja. Siksi fotoni luovuttaisi energiaa jatkuvasti ja vain rippeet tulisi viimeiseen antenniin.

Tässä lainaus "Maailmankaikkeuden synty" ketjusta:

Vastaus #68 : 23-08-2009, 15:11:49 »
Lainaus käyttäjältä: mistral - 23-08-2009, 14:28:09

    Jostain kouluajoilta oli jäänyt takaraivoon se, että kvantti on pienin mahdollinen energian paketti. Tätä taustaa vasten tuntui oudolta, että fotoni, joka energisyydessä voi olla biljoonakertainen toiseen fotoniin verrattuna, olisi yhtä kuin kvantti. No, uskottava se on.

RJ
Yleisesti ottaen fotonilla voi olla mikä energia (eli aallonpituus eli taajuus) tahansa, mutta esim. atomin elektronien energiatasot voivat saada vain tiettyjä arvoja (alunperin Planckin kvanttihypoteesi). Kvantittuminen näkyy nimenomaan sidotuissa systeemeissä, ei niinkään vapailla hiukkasilla.

Lainaus
    Jos yksittäisen fotonin aalto on levinnyt koko avaruuteen, niin sen energiatiheys pienenee koko ajan ja häviää nopeasti olemattomiin. Eli onkohan tässä aallon tehtävänä ainoastaan informaation siirtäminen (jos se ei kuluta energiaa) Energian siirtäminen taas olisi hiukkasen tehtävä.

RJ
Todennäköisyysaaltoa ei voi suoraan havaita, ainoastaan sen interferenssi on kaksoisrakokokeessa nähtävissä. Valolähteessä fotoni synnytetään diskreettinä energiapakettina, jonka jälkeen se aaltomaisesti siirtyy systeemin läpi, ja taas jälleen kasaantuu diskreetiksi pisteeksi osuessaan varjostimelle. Tämä on todella ihmeellinen asia, mutta malli on silti aika yksinkertainen ja tarkka..



Loppupuolella RJ sanoo että synnytetään diskreettinä ja absorbtiossa kasaantuu diskreetiksi. Tätä tarkoitin kun sanoin ettei fotoni voi absorboitua kahdelle eri antennille. Eli kaksoisrakokoe on jotenkin erilainen ihan perusteiltaan. Johtuuko sitten siitä että raot on niin lähellä toisiaan vai siitä ettei aallolla ole muita reittejä auki, vai siitä että varjostin on suora taso. Ehkä kaikki kolme vaikuttaa?

 

EDIT: Moderointia, liitetiedosto poistettu. Ohessa suora linkki
https://xkcd.com/2133/

Lainaus käyttäjältä: Eusa - 10.04.2019, 13:26:03

Joo, se on kiven takana. Mutta Ylen sivuilla lupasivat tiedotustilaisuuden klo 16