Warum bietet die Radioastronomie Bilder mit höherer Auflösung als die optische?

Die von Ihnen zitierte Beziehung gilt für ein einzelnes Teleskop. Aber, wie auch in dem von Ihnen verlinkten Vortrag erwähnt: "Eine Sache, die in der Radioastronomie möglich ist, ist die Verwendung von Interferometrie, die die Signale von einer Reihe von Antennen so kombiniert, als ob sie alle Teil derselben Apertur wären. Das bedeutet, dass das Auflösungsvermögen eines Radioteleskops ist nicht nur das, was es für jede Antenne allein wäre, sondern ist wie bei einem einzelnen Teleskop die Größe des Abstands zwischen den Antennen.

Das bedeutet im Grunde, dass Sie mehrere Teleskope verwenden – die in der Radioastronomie aus historischen Gründen Antennen genannt werden – und ihre Messungen zu einem einzigen kombinieren. Um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie groß die Arrays sind, über die wir sprechen, googeln Sie Bilder von ALMA, LOFAR (mit Stationen in mehreren Ländern) oder SKA.

Prinzipiell lassen sich auch andere Wellenlängen, etwa optische, interferometrisch beobachten, allerdings ist der Bau solcher Instrumente technisch deutlich aufwendiger. Darüber hinaus wird optisches Licht am stärksten von der Atmosphäre beeinflusst, und es ist schwierig genug, es für ein Teleskop zu berücksichtigen. Die Kombination solcher Effekte, um ein Bild aus mehreren zu erstellen, ist eine sehr entmutigende Aufgabe.

Wenn Sie sich das rohe Auflösungsvermögen ansehen, erhalten Sie für ein optisches 10-m-Teleskop:$\theta_{optical}\approx \frac{5\times 10^{-7}}{10}\approx 5 \times 10^{-8}$Radiant. Für ein bodengestütztes Radioteleskop mit synthetischer Apertur, das bei 21 cm arbeitet, liegt die Grenzapertur in der Größenordnung des Erddurchmessers, also:$\theta_{21cm}\approx \frac{21\times 10^{-2}}{12\times 10^{6}}\approx 1.75 \times 10^{-8}$Radiant. In diesem Fall ist die Auflösung des Radioteleskops also etwas besser als die des optischen. Ohne adaptive Optik ist die Situation für das Radioteleskop sogar noch günstiger, da wir seine theoretische Auflösung erreichen können, aber bodengestützte optische Teleskope sind durch atmosphärisches Seeing auf niedrigere Auflösungen beschränkt. Auch die adaptive Optik verbessert die Auflösung optischer Systeme noch nicht vollständig bis zur Beugungsgrenze der Apertur.