बहुत लंबी-बेसलाइन इंटरफेरोमेट्री

वेरी-लॉन्ग-बेसलाइन इंटरफेरोमेट्री (वीएलबीआई) एक प्रकार का खगोलीय इंटरफेरोमीटर है जिसका उपयोग रेडियो खगोल विज्ञान में किया जाता है। वीएलबीआई में खगोलीय रेडियो स्रोत से एक संकेत, जैसे  कैसर, पृथ्वी या अंतरिक्ष में कई रेडियो दूरबीनों पर एकत्र किया जाता है। फिर रेडियो टेलीस्कोप के बीच की दूरी की गणना विभिन्न टेलीस्कोप पर रेडियो सिग्नल के आगमन के बीच के समय के अंतर का उपयोग करके की जाती है। यह एक वस्तु के अवलोकन की अनुमति देता है जो एक साथ कई रेडियो दूरबीनों द्वारा संयुक्त किया जाता है, दूरबीनों के बीच अधिकतम अलगाव के बराबर आकार के साथ  दूरबीन का अनुकरण करता है।

सरणी में प्रत्येक एंटीना पर प्राप्त डेटा में स्थानीय परमाणु घड़ी, जैसे हाइड्रोजन मेसर से आगमन का समय शामिल होता है। बाद के समय में, परिणामी छवि बनाने के लिए डेटा को अन्य एंटेना के डेटा के साथ सहसंबद्ध किया जाता है जो उसी रेडियो सिग्नल को रिकॉर्ड करता है। इंटरफेरोमेट्री का उपयोग करके प्राप्त किया जाने वाला संकल्प प्रेक्षण आवृत्ति के समानुपाती होता है। वीएलबीआई तकनीक टेलीस्कोप के बीच की दूरी को पारंपरिक इंटरफेरोमेट्री की तुलना में बहुत अधिक संभव बनाती है, जिसके लिए एंटेना को समाक्षीय केबल, वेवगाइड, प्रकाशित तंतु या अन्य प्रकार की संचरण लाइन  से शारीरिक रूप से जुड़ा होना आवश्यक है। 1950 के दशक में रोजर क्लिफ्टन जेनिसन द्वारा  बंद करने का चरण  इमेजिंग तकनीक के विकास के कारण वीएलबीआई में अधिक टेलीस्कोप अलगाव संभव है, जिससे वीएलबीआई को बेहतर रिज़ॉल्यूशन वाली छवियां बनाने की अनुमति मिली। वीएलबीआई दूरस्थ ब्रह्मांडीय रेडियो स्रोतों की इमेजिंग, अंतरिक्ष यान ट्रैकिंग और astrometry  में अनुप्रयोगों के लिए सबसे अच्छी तरह से जाना जाता है। हालांकि, चूंकि वीएलबीआई तकनीक अलग-अलग एंटेना पर रेडियो तरंगों के आगमन के बीच के समय के अंतर को मापती है, इसलिए इसका उपयोग पृथ्वी के घूमने के अध्ययन,  विवर्तनिक प्लेट ों के मानचित्र आंदोलनों को बहुत सटीक (मिलीमीटर के भीतर) करने के लिए रिवर्स में भी किया जा सकता है, और अन्य प्रकार के प्रदर्शन भी कर सकते हैं। geodesy. इस तरीके से वीएलबीआई का उपयोग करने के लिए समय की अवधि में एंटेना के वैश्विक नेटवर्क के साथ दूर के स्रोतों (जैसे क्वासर) से बड़ी संख्या में समय अंतर माप की आवश्यकता होती है।

विधि
वीएलबीआई में, डिजीटल ऐन्टेना डेटा आमतौर पर प्रत्येक टेलीस्कोप पर दर्ज किया जाता है (अतीत में यह बड़े चुंबकीय टेपों पर किया जाता था, लेकिन आजकल यह आमतौर पर कंप्यूटर डिस्क ड्राइव के बड़े सरणियों पर किया जाता है)। ऐन्टेना सिग्नल को अत्यंत सटीक और स्थिर परमाणु घड़ी (आमतौर पर  हाइड्रोजन मेसर) के साथ नमूना किया जाता है जो अतिरिक्त रूप से जीपीएस समय मानक पर बंद होता है। खगोलीय डेटा के नमूने के साथ, इस घड़ी का आउटपुट रिकॉर्ड किया जाता है। रिकॉर्ड किए गए मीडिया को फिर  केंद्रीय स्थान पर ले जाया जाता है। अभी हाल ही इलेक्ट्रॉनिक वीएलबीआई (ई-वीएलबीआई) के साथ प्रयोग किए गए हैं जहां डेटा फाइबर-ऑप्टिक्स द्वारा भेजा जाता है (उदाहरण के लिए, यूरोपीय GEANT2 अनुसंधान नेटवर्क में 10 Gbit/s फाइबर-ऑप्टिक पथ) और टेलीस्कोप पर रिकॉर्ड नहीं किया जाता है, तेजी से और अवलोकन प्रक्रिया को महत्वपूर्ण रूप से सरल बनाना। भले ही डेटा दरें बहुत अधिक हैं, डेटा को सामान्य इंटरनेट कनेक्शन पर इस तथ्य का लाभ उठाते हुए भेजा जा सकता है कि वर्तमान में कई अंतरराष्ट्रीय हाई स्पीड नेटवर्क में महत्वपूर्ण अतिरिक्त क्षमता है।

सहसंबंधक के स्थान पर, डेटा को वापस चलाया जाता है। प्लेबैक का समय परमाणु घड़ी संकेतों के अनुसार समायोजित किया जाता है, और प्रत्येक टेलीस्कोप पर रेडियो सिग्नल के आने का अनुमानित समय होता है। नैनोसेकंड की सीमा पर प्लेबैक समय की श्रृंखला का आमतौर पर तब तक परीक्षण किया जाता है जब तक कि सही समय नहीं मिल जाता।

प्रत्येक एंटीना रेडियो स्रोत से एक अलग दूरी होगी, और शॉर्ट बेसलाइन रेडियो इंटरफेरोमीटर के साथ एंटीना के लिए अतिरिक्त दूरी से होने वाली देरी को प्रत्येक अन्य एंटेना पर प्राप्त संकेतों में कृत्रिम रूप से जोड़ा जाना चाहिए। आवश्यक अनुमानित विलंब की गणना समस्या की ज्यामिति से की जा सकती है। टेप प्लेबैक समय संदर्भ के रूप में परमाणु घड़ियों से रिकॉर्ड किए गए संकेतों का उपयोग करके सिंक्रनाइज़ किया जाता है, जैसा कि दाईं ओर के चित्र में दिखाया गया है। यदि एंटेना की स्थिति पर्याप्त सटीकता के लिए ज्ञात नहीं है या वायुमंडलीय प्रभाव महत्वपूर्ण हैं, तो देरी के लिए ठीक समायोजन तब तक किया जाना चाहिए जब तक कि हस्तक्षेप फ्रिंज का पता न चल जाए। यदि ऐन्टेना ए से संकेत को संदर्भ के रूप में लिया जाता है, तो देरी में गलतियाँ त्रुटियों को जन्म देंगी $$\epsilon_{B}$$ और $$\epsilon_{C}$$ क्रमशः टेप बी और सी से संकेतों के चरणों में (दाईं ओर आरेखण देखें)। इन त्रुटियों के परिणामस्वरूप जटिल दृश्यता के चरण को बहुत लंबे-बेसलाइन इंटरफेरोमीटर से नहीं मापा जा सकता है।

वीएलबीआई साइटों पर तापमान भिन्नताएं एंटेना की संरचना को विकृत कर सकती हैं और आधारभूत माप को प्रभावित कर सकती हैं। अवलोकन स्तर पर वायुमंडलीय दबाव और हाइड्रोलॉजिकल लोडिंग सुधारों की उपेक्षा करना भी वैश्विक नेविगेशन सैटेलाइट सिस्टम टाइम सीरीज़ की तरह वार्षिक और मौसमी संकेतों को शुरू करके वीएलबीआई माप को दूषित कर सकता है।

जटिल दृश्यता का चरण स्रोत चमक वितरण की समरूपता पर निर्भर करता है। किसी भी चमक वितरण को सममित घटक और एक विरोधी सममित घटक के योग के रूप में लिखा जा सकता है। चमक वितरण का सममित घटक केवल जटिल दृश्यता के वास्तविक भाग में योगदान देता है, जबकि विरोधी सममित घटक केवल काल्पनिक भाग में योगदान देता है। जैसा कि प्रत्येक जटिल दृश्यता माप के चरण को बहुत लंबे-बेसलाइन इंटरफेरोमीटर के साथ निर्धारित नहीं किया जा सकता है, स्रोत चमक वितरण में संबंधित योगदान की समरूपता ज्ञात नहीं है।

रोजर क्लिफ्टन जेनिसन ने दृश्यता चरणों के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए एक नई तकनीक विकसित की, जब देरी की त्रुटियां मौजूद होती हैं, अवलोकन योग्य जिसे क्लोजर चरण कहा जाता है। यद्यपि क्लोजर चरण की उनकी प्रारंभिक प्रयोगशाला माप ऑप्टिकल तरंग दैर्ध्य पर की गई थी, उन्होंने रेडियो इंटरफेरोमेट्री में अपनी तकनीक के लिए अधिक संभावनाएं देखीं। 1958 में उन्होंने एक रेडियो इंटरफेरोमीटर के साथ इसकी प्रभावशीलता का प्रदर्शन किया, लेकिन यह केवल 1974 में लंबी-बेसलाइन रेडियो इंटरफेरोमेट्री के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाने लगा। कम से कम तीन एंटेना की आवश्यकता होती है। इस पद्धति का उपयोग पहले वीएलबीआई मापन के लिए किया गया था, और इस दृष्टिकोण का एक संशोधित रूप (स्व-अंशांकन) आज भी उपयोग किया जाता है।

वैज्ञानिक परिणाम
वीएलबीआई से प्राप्त कुछ वैज्ञानिक परिणामों में शामिल हैं:


 * ब्रह्मांडीय रेडियो स्रोतों की उच्च विभेदन रेडियो इमेजिंग।
 * रेडियो वेवलेंथ पर आस-पास के तारों की सतहों का इमेजिंग (खगोलीय इंटरफेरोमीटर भी देखें) - इसी तरह की तकनीकों का उपयोग तारकीय सतहों की अवरक्त और ऑप्टिकल छवियों को बनाने के लिए भी किया गया है।
 * अंतर्राष्ट्रीय आकाशीय संदर्भ फ़्रेम की परिभाषा।
 * आकाशगंगा के केंद्र की ओर सौर मंडल के त्वरण का मापन।
 * पृथ्वी की टेक्टोनिक प्लेटों की गति।
 * क्षेत्रीय विकृति और स्थानीय उत्थान या घटाव।
 * पृथ्वी के अभिविन्यास पैरामीटर और दिन की लंबाई में उतार-चढ़ाव।
 * स्थलीय संदर्भ फ्रेम का रखरखाव।
 * पृथ्वी पर सूर्य और चंद्रमा के गुरुत्वाकर्षण बल और पृथ्वी की गहरी संरचना का मापन।
 * वायुमंडलीय मॉडल में सुधार।
 * गुरुत्वाकर्षण की मौलिक गति का मापन।
 * टाइटन (चंद्रमा)|टाइटन के वातावरण से गुजरते हुए ह्यूजेन्स प्रोब की ट्रैकिंग, हवा के वेग को मापने की अनुमति देता है।
 * एक सुपरमैसिव ब्लैक होल की पहली इमेजिंग।

वीएलबीआई सरणी
यूरोप, कनाडा, संयुक्त राज्य अमेरिका, चिली, रूस, चीन, दक्षिण कोरिया, जापान, मेक्सिको, ऑस्ट्रेलिया और थाईलैंड में कई वीएलबीआई सरणियाँ स्थित हैं। दुनिया में सबसे संवेदनशील वीएलबीआई सरणी यूरोपीय वीएलबीआई नेटवर्क (ईवीएन) है। यह अंशकालिक सरणी है जो यूरोप में वीएलबीआई के संयुक्त संस्थान (जेआईवीई) में संसाधित होने वाले डेटा के साथ आम तौर पर सप्ताह भर के सत्रों के लिए यूरोप के बाहर सबसे बड़े यूरोपीय रेडियोटेलीस्कोप और कुछ अन्य लोगों को एक साथ लाता है। द बहुत लंबा बेसलाइन ऐरे (वीएलबीए), जो संयुक्त राज्य भर में 5351 मील तक फैले दस समर्पित, 25-मीटर टेलीस्कोप का उपयोग करता है, सबसे बड़ा वीएलबीआई सरणी है जो एक खगोलीय और जियोडेसी उपकरण दोनों के रूप में पूरे वर्ष संचालित होता है। EVN और VLBA के संयोजन को ग्लोबल VLBI के रूप में जाना जाता है। जब इनमें से एक या दोनों सरणियों को अंतरिक्ष-आधारित VLBI एंटेना जैसे HALCA या Spektr-R के साथ जोड़ा जाता है, तो प्राप्त रिज़ॉल्यूशन किसी भी अन्य खगोलीय उपकरण की तुलना में अधिक होता है, जो microarcsecond में मापे गए विस्तार के स्तर के साथ आकाश की इमेजिंग करने में सक्षम होता है। 1976 में उल्लेखनीय प्रारंभिक उदाहरण के साथ, जब संयुक्त राज्य अमेरिका, यूएसएसआर और ऑस्ट्रेलिया में रेडियो दूरबीनों को हाइड्रॉक्सिल-मेसर स्रोतों का निरीक्षण करने के लिए जोड़ा गया था, वैश्विक वीएलबीआई को आम तौर पर अंतर्राष्ट्रीय सहयोग द्वारा वहन की जाने वाली लंबी आधार रेखाओं से लाभ होता है। इस तकनीक का उपयोग वर्तमान में इवेंट होराइज़न टेलीस्कोप द्वारा किया जा रहा है, जिसका लक्ष्य  मिल्की वे आकाश गंगा  और मेसियर 87 के केंद्रों में सुपरमैसिव ब्लैक होल का निरीक्षण करना है।

ई-वीएलबीआई
वीएलबीआई ने परंपरागत रूप से चुंबकीय टेप डेटा स्टोरेज या हार्ड डिस्क ड्राइव पर प्रत्येक टेलीस्कोप पर सिग्नल रिकॉर्ड करके और रीप्ले के लिए सहसंबंध केंद्र को भेजकर संचालित किया है। 2004 में वीएलबीआई रेडियो दूरबीन को वास्तविक समय के करीब कनेक्ट करना संभव हो गया, जबकि अभी भी वीएलबीआई तकनीक के स्थानीय समय के संदर्भों को ई-वीएलबीआई के रूप में जाना जाता है। यूरोप में, यूरोपीय वीएलबीआई नेटवर्क के छह रेडियो टेलीस्कोप| यूरोपीय VLBI नेटवर्क (EVN) अपने राष्ट्रीय अनुसंधान नेटवर्क और पैन-यूरोपीय अनुसंधान नेटवर्क GEANT2 के माध्यम से गिगाबिट प्रति सेकंड लिंक से जुड़े थे, और इस नई तकनीक का उपयोग करने वाले पहले खगोलीय प्रयोग सफलतापूर्वक आयोजित किए गए थे। दाईं ओर की छवि ई-वीएलबीआई का उपयोग करके यूरोपीय वीएलबीआई नेटवर्क द्वारा निर्मित पहला विज्ञान दिखाती है। प्रत्येक टेलीस्कोप से डेटा GÉANT2 नेटवर्क के माध्यम से और यूरोप में VLBI के संयुक्त संस्थान में यूरोपीय डेटा प्रोसेसिंग सेंटर में वास्तविक समय में संसाधित होने के लिए SURFnet के माध्यम से भेजा गया था।

स्पेस वीएलबीआई
और भी अधिक कोणीय विभेदन की तलाश में, समर्पित वीएलबीआई उपग्रहों को बहुत विस्तारित बेसलाइन प्रदान करने के लिए पृथ्वी की कक्षा में रखा गया है। ऐसे अंतरिक्ष-जनित सरणी तत्वों को शामिल करने वाले प्रयोगों को स्पेस वेरी लॉन्ग बेसलाइन इंटरफेरोमेट्री (SVLBI) कहा जाता है। पहला एसवीएलबीआई प्रयोग साल्युत -6 ऑर्बिटल स्टेशन पर केआरटी-10, 10-मीटर रेडियो टेलीस्कोप के साथ किया गया था, जिसे जुलाई 1978 में लॉन्च किया गया था।

पहला समर्पित SVLBI उपग्रह HALCA था, एक 8-मीटर रेडियो दूरबीन, जिसे फरवरी 1997 में लॉन्च किया गया था और अक्टूबर 2003 तक अवलोकन किया गया था। डिश के छोटे आकार के कारण, SVLBI सरणियों के साथ केवल बहुत मजबूत रेडियो स्रोत देखे जा सकते थे।.

एक अन्य SVLBI उपग्रह, एक 10-मीटर रेडियो टेलीस्कोप Spektr-R, जुलाई 2011 में लॉन्च किया गया था और जनवरी 2019 तक अवलोकन किया गया था। इसे अत्यधिक अण्डाकार कक्षा में रखा गया था, जिसमें 10,652 किमी की उपभू से लेकर 338,541 किमी के अपभू तक शामिल था, जिससे RadioAstron, SVLBI प्रोग्राम जिसमें सैटेलाइट और ग्राउंड ऐरे शामिल हैं, आज तक का सबसे बड़ा रेडियो इंटरफेरोमीटर। प्रणाली का संकल्प 8 माइक्रोआर्सेकंड तक पहुंच गया।

जियोडेसी और एस्ट्रोमेट्री के लिए अंतर्राष्ट्रीय वीएलबीआई सेवा
जियोडेसी और एस्ट्रोमेट्री (आईवीएस) के लिए अंतर्राष्ट्रीय वीएलबीआई सेवा अंतरराष्ट्रीय सहयोग है जिसका उद्देश्य वीएलबीआई का उपयोग करके खगोलीय रेडियो स्रोतों के अवलोकन का उपयोग करना है ताकि पृथ्वी अभिविन्यास पैरामीटर (ईओपी) और आकाशीय संदर्भ फ्रेम (सीआरएफ) और स्थलीय संदर्भ फ्रेम (टीआरएफ) का सटीक निर्धारण किया जा सके। ). IVS  अंतर्राष्ट्रीय खगोलीय संघ  (IAU) और इंटरनेशनल एसोसिएशन ऑफ जियोडेसी (IAG) के तहत काम करने वाली एक सेवा है।

यूरोप में VLBI के संयुक्त संस्थान में यूरोपीय डेटा प्रोसेसिंग सेंटर में वास्तविक समय में संसाधित होने के लिए यूरोपीय वीएलबीआई नेटवर्क द्वारा निर्मित पहला विज्ञान दिखाती है। प्रत्येक टेलीस्कोप से डेटा GÉANT2 नेटवर्क के माध्यम से 

बाहरी संबंध

 * E-MERLIN fibre-linked radio telescope array used in VLBI observations
 * EXPReS Express Production Real-time e-VLBI Service: a three-year project (est. March 2006) funded by the European Commission to develop an intercontinental e-VLBI instrument available to the scientific community
 * JIVE Joint Institute for VLBI in Europe
 * The International VLBI Service for Geodesy and Astrometry (IVS)
 * IVSOPAR: the VLBI analysis center at the Paris Observatory
 * "VLBI - Canada's Role"