¿Es posible superar el límite de difracción de los telescopios?

Respuesta corta: no, no sería posible superar el límite de difracción con un telescopio.

Respuesta más larga: la forma en que los microscopios superan el límite de difracción es acercándose mucho a lo que están mirando, o al campo cercano del objeto. Para la luz visible, esto solo existe dentro de un par de nanómetros de la superficie. El campo cercano contiene información en todas las frecuencias espaciales (es decir, una resolución arbitrariamente alta), pero se desvanece exponencialmente (como la luz en el revestimiento de una fibra óptica o la función de onda en la pared de un pozo cuántico). Los microscopios de campo cercano superan el límite de difracción al convertir el campo cercano en luz que se propaga, hacia el campo lejano, donde se puede detectar y medir. Las diversas formas de SNOM son probablemente los ejemplos más obvios de esto.

Como los telescopios nunca pueden acercarse a lo que están mirando, el campo cercano nunca estará disponible para ellos; en otras palabras, solo usarán el campo lejano. Esto significa que nunca pueden obtener información más allá del límite de difracción: son fundamentalmente incapaces de recuperar la información perdida. Esta es también la razón por la que las superlentes construidas con metamateriales no funcionarán con los telescopios: funcionan amplificando el campo cercano.

Las únicas formas que conozco para sortear el límite de difracción en el campo lejano es armarse previamente con más información, ya sea estructurando inteligentemente la luz que usa para tomar la fotografía o modificando la superficie que está mirando. con tintes fluorescentes, ninguno de los cuales es posible con un telescopio. ¿Quizás alguien sabe más?

La óptica de Fourier es la parte de la física que cubre toda la pérdida de información de campo cercano/campo lejano si desea ver con más detalle.

No de la misma manera que un microscopio de campo cercano.

Sin embargo, el "límite de Airy" es un límite totalmente arbitrario, basado en que el máximo del patrón de difracción de un punto está por encima del mínimo de otro.

Si tuviera un patrón de difracción de un solo punto y un par de puntos más cerca que este límite, tendría un patrón de difracción diferente y (con suficiente señal a ruido) podría recuperar la imagen original

El disco de Aire de un punto sería un conjunto de círculos perfectos. Un no punto, o un objeto con detalle, tendría un círculo no perfecto. Las irregularidades en el disco pueden inferir la forma del objeto. Hace una década, una compañía en California consiguió que esto funcionara para obtener imágenes de campo oscuro en telescopios y microscopios.

En microscopía, puede obtener imágenes súper resueltas , ya sea como se mencionó antes en el campo cercano (microscopio de fuerza atómica, NSOM ...), o totalmente ópticas en el campo lejano. Todas las técnicas de súper resolución en el campo lejano involucran fluorescencia. En PALM-STORM, etiqueta su muestra con fluoróforos que son foto-conmutables y los deja parpadear para que sus funciones de dispersión de puntos (PSF) no se superpongan al mismo tiempo, encuentra el centro de cada PSF con precisión de nm y reconstruye la imagen de muestra completa con muchas imágenes diferentes en las que solo están presentes unas pocas PSF separadas. En STED, usted diseña la forma de la PSF de la fuente de láser de excitación, utilizando emisión estimulada para reducir el tamaño de excitación a unas pocas decenas de nm. En SIM, también utiliza un esquema de iluminación inteligente.

Entonces, en los telescopios, este tipo de súper resolución parece imposible sin la capacidad de ir al campo cercano o de diseñar la emisión o la excitación.