تلسکوپ

[رزیتا]

تلسکوپ

نگاه اجمالی

هزاران سال بود که مطالعه ستارگان فقط از راه چشم انجام می‌گرفت. خوشبختانه ، عدسی سازان آلمانی در اوایل قرن هفدهم میلادی (قرن یازدهم شمسی) تلسکوپ را اختراع کردند. آنها دریافتند که با ترکیب دو عدسی می‌توان اجسام دور دست را درشت‌تر نشان داد. گالیله ، دانشمند ایتالیایی ، تلسکوپ را در اخترشناسی بکار برد و توانست چندین کشف مهم انجام دهد. او چهارمین سیاره (مشتری) را کشف کرد و همچنین نشان داد که راه شیری از میلیونها ستاره کم نور تشکیل یافته است.

تلسکوپ گالیله

خیلی‌ها فکر می‌کنند که گالیله تلسکوپ را اختراع کرده است، اما واقعیت این است که یک عینک ساز هلندی اول دوربین را ساخت. در واقع گالیله اولین کسی بود که در ایتالیا ساختن دوربین را یاد گرفت و با آن به آسمان نگاه کرد. برای این کار هم از پادشاه و کلیسا و ... هدیه گرفت و یک مستمری بسیار زیاد سالیانه هم به او اختصاص دادند. باز هم بر خلاف تصور خیلی‌ها ، دوربینی که گالیله با آن کار می‌کرد از دو عدسی محدب (یکی شیئی و یکی چشمی) ساخته نشده بود، بلکه عدسی شیئی (جلویی) محدب بود و عقبی یا شیئی ، مقعر بود که باعث می‌شد تصویر حقیقی تشکیل بشود و جلوتر از جایی که هست دیده شود. دوربینهای کوچک قدیمی که ممکن است شما هم داشته باشید، همین طوری هستند.
مشخصات تلسکوپ

به این تلسکوپهایی که از دو عدسی محدب استفاده می‌کنند "شکستی" یا "انکساری" می‌گویند. یعنی نور را می‌شکنند (در سرعتش تغییر ایجاد می‌کند) و با این کار نور را کانونی می‌کنند. تلسکوپ در واقع وسیله‌ای است که بخاطر جمع آوری نور بیشتر (نسبت به چشم انسان) اهمیت دارد نه به دلیل بزرگنمایی. در واقع چشم انسان کمتر از یک سانتیمتر مربع برای جذب نور (در واقع عصبهای حسی برای احساس نور) دارد. پس اگر قطر شیئی تلسکوپی مثلا 10 سانتیمتر باشد، بیشتر از سی برابر چشم آدم نور جذب می‌کند. این باعث می‌شود که اجرام خیلی کم نورتر هم دیده شوند.

پس هر چه قطر شیئی بزرگتر باشد، تلسکوپ بهتری خواهیم داشت. مشکلی که در این بین وجود دارد این است که شیشه‌هایی را که به عنوان شیئی استفاده می‌شود، نمی‌شود از یک حدی بزرگتر ساخت. خود شیشه ، نور زیادی را جذب می‌کند و تا اندازه‌ای باعث تجزیه نور هم می‌شود. هر چند که با کمک راه حلهایی توانسته‌اند عدسیهای بزرگی را تراش بدهند، اما باز هم این کار محدودیت زیادی دارد. اسحاق نیوتن اولین کسی بود که راه حلی برای این مشکل پیدا کرد.

نیوتن که روی نور آزمایشهای زیادی انجام داده بود، برای جمع آوری نور بیشتر (و در واقع کانونی کردن یک سطح) به جای عدسی از آینه مقعر استفاده کرد. آینه‌های مقعری که سطح آنها اندود شده‌اند. به این ترتیب ، مشکل شکست نور و ابیراهی رفع می‌شد. به کمک همین تکنولوژی است که ما امروزه می‌توانیم تلسکوپهای غول پیکر بسازیم و در اعماق آسمان جستجو کنیم. البته بعدها انواع دیگری از تلسکوپها هم بوجود امدند که اساس کار انها بر روی استفاده از آینه مقعر است و تغییرات دیگری دادند که به این بجث مربوط نمی‌شود.
کاربردهای تلسکوپ

کار اصلی تلسکوپ ، جذب تابشهای رسیده از سیاره‌ها ، ستارگان و کهکشانها است. این تابشها ممکن است به شکل موج نوری ، علامتهای رادیویی و یا اشعه ایکس باشند. برای هر تابش تلسکوپ ویژه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. اخترشناسان ، با استفاده از تلسکوپ می‌توانند بسیار بیشتر از توانایی چشم ، تابشهای اجسام کم نور را آشکار کند.

برای مثال ، بزرگترین تلسکوپ نوری جهان که در روسیه است، آینه‌ای به قطر 6 متر دارد. قدرت دید آن به هنگام مشاهده ستارگان ، یک میلیون برابر قدرت چشم انسان است. همچنین تلسکوپ می‌تواند تابش حاصل از یک جسم را در مدت کمتری جمع کند. هزاران هزار ستاره کم نور را اصلا نمی‌توانیم ببینیم. در حالی که تلسکوپ ، در مدت چند ساعت عکس آنها را به دست می‌آورد.
انواع تلسکوپ

• تلسکوپ شکستی
• تلسکوپ بازتابی
• تلسکوپ رادیویی
• تلسکوپ اشعه ایکس

تلسکوپ در ایران

در دهه 30 هجری شمسی ، اولین تلسکوپ به ایران آمد. سید جلال تهرانی ، محقق ایرانی بود که در لندن مطالعه و زندگی می‌کرد. او در دهه سی به ایران بازگشت و همراهش یک تلسکوپ یازده سانتیمتری شکستی هم با خود آورد. این تلسکوپ همراه کلی وسایل نجومی و ساعت آفتابی و ... الآن در موزه آستان قدس رضوی در مشهد است. آیا می‌دانستید که شما می‌توانید با یک تلسکوپ آماتوری حداقل از 40 میلیون تا 500 میلیارد سال نوری در فضا ببینید؟!

[رزیتا]

انواع تلسکوپ



کلمه تلسکوپ از واژه یونانی "تلسکوپین" گرفته شده است. "تله" به معنای دور و "اسکوپین" به معنای دیدن است. بنابراین ، تلسکوپ وسیله‌ای است که با آن می توان فواصل دور را به وضوح دید.

نجوم آماتوری راهگشایی برای استفاده از تلسکوپ

شاید همین نکته راز اقبال بسیار گسترده مردم عادى به نجوم باشد، هر چند که فیزیک آماتورى و شیمى آماتورى نداریم، اما نجوم آماتورى از طرفداران بسیارى برخوردار است. راز این علاقه نیز در یکى از مهمترین اختراعات بشر نهفته است: تلسکوپ. پیش از اختراع تلسکوپ جهان بسیار کوچک بود و به زمین ، خورشید ، پنج سیاره و تعدادى ستاره محدود مى‌شد. اما پس از اختراع تلسکوپ گستره وسیعترى از جهان در مقابل دیدگان ما قرار گرفت. فهمیدیم که کهکشان ما مجموعه‌اى از ستارگان است که قطر آن به چند هزار سال نورى مى‌رسد. گذشته از کهکشان ما ، میلیونها کهکشان در عالم وجود دارد که هر کدام تعداد بى‌شمارى ستاره دارند.

تلسکوپ یکى از مهمترین اختراعات قرن هفدهم است، هر چند که دانشمندان سالها پیش از توانایى عدسى براى بزرگتر کردن اجسام مطلع بودند. اولین تلسکوپى که عملاً مورد استفاده قرار گرفت در سال 1608 ساخته شد. هانس لیپرهى و یاکوب متیوس از جمله اولین افرادى بودند که توانستند تلسکوپى با قدرت کم بسازند. اما گالیله کسى بود که توانست در سال 1609 با استفاده از تلسکوپ به مشاهده دقیق اجرام آسمانى بپردازد. وى توانست با استفاده از تلسکوپ خود به تماشاى اقمار مشترى بپردازد و تصویرهایى از آن رسم کند. از زمان گالیله به بعد ساخت تلسکوپ با پیشرفتهاى فراوانى همراه بوده است.
تلسکوپ شکستی

در تلسکوپ شکستی ، یک عدسی ، نور را جمع می‌کند و تصویری از جسم بوجود می‌آورد. این عدسی که در جلوی آن است، عدسی شیئی نامیده می‌شود. یک یا چند عدسی کوچک دیگر که چشمی نام دارد، برای دیدن تصویر بدست آمده از شیء بکار می‌رود. در تلسکوپ شکستی ، عدسی شیئی تصویری از جسم بوجود می‌آورد و عدسی چشمی آن را درست می‌کند.

شاید ندانید که اخترشناسان ، همیشه مایل به استفاده از درشتنمایی‌های بسیار زیاد نیستند. در یک تلسکوپ ، چشمیهای گوناگون ، درشتنمایی‌های گوناگون ایجاد می‌کنند. ولی هر قدر تصویر یک ستاره را درشت‌تر کنیم، باز هم چیزی جز یک نقطه نورانی نخواهیم دید! قطر شیئی بزرگترین تلسکوپ شکستی جهان ، 1.1 متر است. مسائل زیاد سبب می‌شوند که ساختن تلسکوپهای بزرگتر ، اخترشناسان از آینه خمیده استفاده می‌کنند و تصویر جسم را بعد از تابش نور آن ، بدست می‌آورند.
تلسکوپ بازتابی

اخترشناسان در بیشتر کارهای خود از تلسکوپ بازتابی استفاده می‌کنند. در یک تلسکوپ بسیار بزرگ ، آنها می‌توانند درون محفظه کوچکی که در بالای لوله تلسکوپ جای دارد. کار کننده با جایگزین کردن یک آینه خمیده دیگر به جای این محفظه ، می‌توان نور را به طرف پایین منحرف کرد و از درون سوراخی که در وسط آینه اصلی قرار دارد، به مشاهده پرداخت. از این به بعد دستگاههای مخصوصی برای مطالعه نور بکار گرفته می‌شوند. یکی از متداول‌ترین آنها طیف نمایی می‌باشد. این دستگاه ، طول موجهایی نور را تفکیک می‌کند. اخترشناسان به مطالعه شدت نور در طول موجهای مختلف آن ، می توانند دما و ترکیبات ستارگان را بدست آورند.

تلسکوپ رادیویی

آنتنهای غول پیکری به شکل بشقاب هستند که علامتهای رادیویی را در کانون اصلی خود متمرکز می‌کنند. در این کانون ، یک آشکارساز رادیویی قرار دارد. با استفاده از تلسکوپ رادیویی ، اندازه گیری شدت امواج رادیویی حاصل از کهکشانها امکان پذیر است. در تلسکوپ رادیویی ، یک آنتن به شکل بشقاب ، امواج را کانونی می‌کند و به گیرنده می‌فرستد. امواج پس از تحلیل در کامپیوتر ، بر روی کاغذ رسم می‌شوند. اخترشناسان با پیوند چندین تلسکوپ رادیویی به هم ، یک دوربین رادیویی درست می‌کنند و نقشه مناطق نشر کننده موج رادیویی را در آسمان بدست می‌آورند. به کمک تلسکوپ رادیویی نه تنها به هنگام شب ، بلکه در روز نیز می‌توان به اخترشناسی پرداخت.
تلسکوپ اشعه ایکس

در بالای جو ، تلسکوپهای دیگری زمین را دور می‌زنند، که مخصوص پرتوهای X و فرابنفش هستند. آنها برای تشریح منظره آسمان در پرتوهای X و فرابنفش ، یافته‌های خود را به صورت پیامهای رادیویی به زمین می‌فرستند.

[رزیتا]

تلسکوپ پنج متری




مقدمه

منجمان در جستجوی دائم خود برای دانش ، تلسکوپهایی هر چه بزرگتر طرح می‌کنند، این تلسکوپها آنان را به روئیت ستارگانی قادر می‌سازد که به علت نور کمشان با دستگاههای کوچکتر دیده نمی‌شوند. تلسکوپهای بزرگتر جزئیات بیشتری از کهکشانهای دور دست را آشکار می‌سازد که مطالعه آنها به فهم کهکشان ما کمک می‌کند. به این ترتیب منجم امیدوار است که مسائل بنیادی علم خود را پاسخ گوید. این دانش شواهد با اهمیتی از تاریخ گذشته و نیز از آینده محتمل جهان در اختیار ما می‌گذارد.

بزرگترین تلسکوپ نوری در ایالات متحده که در سال 1948 تکمیل شد، بر کوه پالومار که در ایالت کالیفرنیا واقع است. شیئی آن آینه‌ای است به قطر 5 متر. اصول فیزیکی یک تلسکوپ 5 متری همان اصول فیزیکی تلسکوپهای کوچک که در مجموع نزدیک به 500 تن وزن دارد، بسیار عظیم است.
مسایل اساسی طرح و ساخت

انتخاب جنس آینه

ماده‌ای که برای آینه بکار می‌رود باید سخت ، سنگی و همگن باشد: باید به آسانی صیقل پذیر باشد و بتواند تا مدتی دراز این صیقل را حفظ کند و با تغییرات معمولی دما فقط اندکی منبسط شود. همه این عوامل بسیار با اهمیت هستند، زیرا که سطح آینه باید دقتی در حدود یک میلیونیم سانتیمتر داشته باشد. پس از آزمون مصالح بسیار انتخاب به دو مورد محدود شد: کوارتز گداخته و نوع خاصی از شیشه پیرکس ، ضریب انبساط گرمایی کوارتز گداخته بسیار کم ، پنج مرتبه کمتر از پیرکس است. ولی تلاش برای قالب ریزی یک قرص کوارتزی دو سال طول کشید و از آن صرف نظر شد. انتخاب نهایی نوعی شیشه پیرکس بود که برای این منظور ساخته شده بود.
فرآیند قالب ریزی و سرد کردن تدریجی آن

قالب ریزی نخستین قرص 5 متری در 25 مارس 1934 صورت گرفت، که یه کمک ملاقه‌هایی بزرگ بیست تن شیشه گداخته در قالبهای آماده ریخته شد و این کار خود یک روز تمام طول کشید. جریان سریع گاز ملتهب شیشه را هم در کوره و هم در قالب در دمای 2000 درجه فارنهایت نگه می‌داشت. به رغم همه احتیاط و توجهی که در طرح بکار رفته بود حادثه کوچکی نخستین قالبریزی قرص را ضایع کرد.

قرص دوم در دوم دسامبر بدون اشکال ریخته شد و کار پس از ده ساعت با موفقیت پایان یافت. سپس در اجاق تبرید قرار داده شد تا به تأنی بسیار سرد شود. این طریقه خنک کردن برای جلوگیری از تنشها و تغییر شکلهایی که ممکن است از تبرید سریع حاصل شود بسیار مهم است. دمای اجاق بطور الکتریکی کنترل و با دقت تمام به میزان معینی در هر بیست و چهار ساعت یک بار کاهش داده می‌شود. پس از ده ماه قرص تا حد دمای معمولی سرد شده و آشکار شد که از نظر ساخت به همان کمالی است که مورد نظر بود.
تراشیدن ، صیقل زدن و اندودن آلومینیوم

تراش و صیقل دادن با ماشینی انجام شد که مخصوص این کار ساخته شده بود و در آن سنباده‌ای سطح قرص را سایید. برای تراش اولیه ، که به قرص شکل کروی کاوی می‌داد از سایای کاربید زبری به نام ناتالون ، مخلوط با آب استفاده شد. بعداً به ترتیب سایای ظریفتری بکار برده شد تا سطح سهمیوار کامل حاصل آمد. برای آنکه اثر گرمای حاصل از اصطکاک به هنگام تراش به حداقل رسانده شود، جریان تراش به کندی انجام شد. چهار سال تراشیدن و صیقل زدن مدام لازم بود تا آینه سرانجام برای اندودن آلومینیوم آماده بشود.
طرح و ساخت پایه

طرح و ساختن پایه استقرار آن حاکی از پیشترفتهای بزرگی است که در سالهای اخیر در مهندسی حاصل شده است. آینه صیقل زده را که نزدیک به 15کیلو وزن دارد می‌توان بدون کمترین افتادگی یا خمیدن به هر امتدادی قراول رفت. لوله تلسکوپ که آینه را چنین به کمال جابجا می‌کند، متجاوز از یکصد تن وزن دارد و از لحاظ طراحی سازه کار شایان توجهی به شمار می‌رود. این لوله در حقیقت بخش مرکزی مربع شکل میان تهی و صلبی دارد با حلقه‌هایی صلب در هر انتها و چنان متوازن است که به آسانی می‌توان آن را با دست به هر سمتی حرکت داد، هر چند که معمولاً توسط موتور الکتریکی کوچکی حرکت داده شود.
انتخاب مکان مناسب

پژوهشی دقیق به انتخاب مکان مناسب انجامید. منطقه‌ای که در حد فاصل 30 و 35 درجه عرض جغرافیایی شمالی قرار دارد مکان مطلوب است از این عرضهای جغرافیایی می‌توان نواحی مهمی از نیم کره جنوبی آسمان را رصد کرد و در عین حال ستارگان دور قطبی شمالی به ارتفاع قابل ملاحظه‌ای بالای افق خواهند بود. این ملاحظات جستجوی مکان را به قسمتهایی از کالیفرنیا ، نیومکزیکو و آریزونا و ایالتهای دیگری که در این منطقه قرار دارند محدود کرد.
عوامل مؤثر در انتخاب محل

• ارتفاعی بین 1800 تا 2400 متر از سطح دریا
• تعداد زیاد شبهای بی ابر در سال
• فقدان مطلق زلزله حتی لرزه‌های خفیف زمین
• دسترسی آسان به یک شهر بزرگ
  
  ارزیابی نقاط مختلف به انتخاب مونت پالومار در 130 کیلومتری شمال شرقی سان دیه گو در کالیفرنیا انجامید. در آنجا تلسکوپی که بزرگترین چشم نامیده شده به کار پر عظمت کاویدن اسرار جهان مشغول بوده است.

عظمت تلسکوپ پنج متری

توانهای این تلسکوپ عظیم هستند، به اندازه یک میلیون چشم آدمی نور جمع می‌کند. با آن می‌توان نور یک شمع را از فاصله 16،000 کیلومتری دید. دو برابر تلسکوپ 2.5 متری کوه ویلسون ، یعنی تا فاصله 2،000 میلیون سال نوری در فضا نفوذ می‌کند. منظور از این وسیله مطالعه سه حوزه از مسائل عمده بوده است: تکامل ستارگان ، ساختمان جهان و سرشت ماده آن.

در نخستین سالهای بهره برداری از این تلسکوپ نتیجه مهمی عاید آمد. تلسکوپ جدید نشان داد که خط کش قبلی فواصل نجومی نادرست بوده است، فاصله کهکشان بزرگ امراة المسلسله که تا آن زمان 750،000 سال نوری برآورد می‌شد. در سال 1952 به مقدار 1،500،000 سال نوری و بعداً به 2 میلیون سال نوری افزایش یافت. در سالهای 1960 از تلسکوپ 5 متری برای مطالعه تغییر مکانهای سرخ بسیار بزرگ طیف نوری اختر نماها (کوازار|کوازارها) اجسام ستاره مانندی که به عنوان چشمه‌های گسیل موج رادیویی شناسایی شدند، استفاده شد.
عکسبرداری

بخش بزرگی از کار رصد کردن با عکسبرداری انجام می‌گیرد. منجم ، چشمی را از روی تلسکوپ بر می‌دارد و بجای آن یک صفحه عکاسی می‌گذارد و از شیء تلسکوپ مورد نظر عکس می‌گیرد، بدین ترتیب از شیء تلسکوپ برای تشکیل تصویر بر صفحه عکاسی استفاده می‌شود. عکسبرداری مزایای بسیار نسبت به دیدن مستقیم دارد این مزایا عبارتند از:

• صفحات عکاسی می‌توانند ستارگانی را ردیابی کنند که روشنی آنها کمتر از یک ششم کم نورترین ستاره‌ای است که با همان تلسکوپ قابل رؤیت است. دلیل اصلی این است که تغییر در مواد شیمیایی صفحه عکاسی اثری است جمعی ، یعنی جمع کل نوری که در مدت نور دادن به صفحه عکاسی می‌رسد اثر می‌کند. چشم نوری را که در یک لحظه دریافت می‌کند، می‌بیند انرژی بر شبکیه جمع نمی‌شود.
• نور دادن دراز مدت ، در نتیجه اثر جمعی نور بر شیمیایی صفحه عکاسی ، جزئیاتی را آشکار می‌سازد که با رصد بصری دیده نمی‌شود. بخش اعظم دانش ما نسبت به کهکشانهای دور دست از جزئیاتی حاصل شده که با عکسبرداری بدست آمده‌اند.
• دائمی بودن مدرک حاصل در مطالعه تغییرات روشنی و جابچایی نسبی ستارگان دارای اهمیت خاص است ممکن است ستاره‌ای بی اهمیت به ناگهان برجسته شود، برای تاریخ گذشته آن می‌توان مدارک موجود را بررسی کرد.
• مطالعه در سر فرصت برخی از ستارگان به مدتی کوتاه بالای افق هستند، منجم می‌تواند عکس بگیرد و سپس در سر فرصت آن را مطالعه کند.
• بزرگ کردن: عکس را می‌توان به کمک یک میکروسکوپ بزرگ کرد. این عمل مخصوصاً برای کار مکانیکی شمردن ستارگان ، خاصه در خوشه‌های کروی ستارگان مفید است.
• در مطالعه منظومه شمسی استفاده زیادی از عکسبرداری می‌شود. از این راه بود که برای نخستین بار سیاره پلوتو ، جدیدترین عضو این منظومه سیاره‌ای کشف شد. ستارگان چون نقاطی منفرد می‌نمایند، ولی اجرام متحرک نظیر سیارکها ، حتی در نور دادنهای چند ساعته بصورت خطوطی کوتاه پدیدار می‌شوند.

[رزیتا]

تلسکوپ فضایی هابل




نگاه اجمالی

تلسکوپ فضایی هابل (HST) از بسیاری جهات توانمندترین تلسکوپ اپتیکی است که تا کنون ساخته شده است. این تلسکوپ بزرگترین تلسکوپ نیست، آینه اصلی آن با قطر 2.4 متر در مقایسه با تلسکوپ کک در هاوایی که 10 متر قطر دارد کوچکتر است. ولی این تلسکوپ ، که در مداری به فاصله 500 کیلومتری سطح زمین قرار دارد، از اثرات مختل کننده جو زمین به دور است. این امر امکان می‌دهد تا جزئیات دقیقتری نسبت به تلسکوپهای مستقر در زمین دیده شوند و نیز طول موجهایی مثل فرابنفش که به سطح زمین نمی‌رسند قابل مشاده باشند.

تاریخچه تلسکوپ فضایی هابل

این تلسکوپ به نام اختر شناس آمریکایی ، اووین هابل که در دهه 1920 به دو کشف عمده در اختر شناسی نایل آمد. نام گذاری و عملا تمام کهکشهانها در حال دور شدن از ما هستند (یعنی عالم در حال انبساط است). کشف اخیر به مفهوم مهبانگ به عنوان سرآغاز انبساط عالم منجر شد. در طرح اصلی که به درستی برای HST1 در نظر گرفته شده‌اند، عبارتند از مطالعه کهکشانها و مطالعه مهبانگ.

مشخصات تلسکوپ فضایی هابل

تلسکوپ HST تقریبا 14 متر طول 5 متر و 11500 کیلوگرم وزن دارد. این تلسکوپ طوری طراحی شده است که از تمام ظرفیت سفینه فضایی که آن را در 25 آوریل 1990 در مدار قرار داد استفاده کند. صفحه‌های خورشیدی که در مدار برافراشته شده‌اند و 10 متر طول دارند، توسط آژانش فضایی اروپا فراهم شدند. نوری که لوله تلسکوپ را بپیماید و به آینه اصلی برخورد کند که بازتابیده می‌شود و به آینه کوچک دومی که در مرکز لوله قرار دارد بر می‌گردد.

این آینه نور را به طرف آینه اصلی بر می‌گرداند و از سوراخی که در مرکز آن قرار می‌گذارند. این طرح اپتیکی را تلسکوپ کاسگرینی نوع ریچی - کرتن می‌نامند. در پشت سوراخ چهار سنجش افزار علمی عمده قرار دارند که عبارتند از دو دوربین عکاسی و دو طیف نگار ، هر دو دوربین عکاسی می‌توانند تصویرهایی مرئی و فرابنفش گرفته ، دوربینها طوری طراحی شده‌اند که تفکیک بسیار بهتری نسبت به آنجه بر روی زمین قابل دستیابی است بدست می‌دهند.

دهانه ورودی طیف نگارها بسیار کوچک است و این امر امکان می‌دهد که HST تفکیک خوبی داشته باشد و طیف نمایی اجسام منفرد در میدانهای شلوغی مثل مرکز خوشه‌های ستاره‌ای کروی مسیر شود، در حالی که چنین مشاهداتی از روی زمین غیر ممکن هستند و همچنین طیف نگارها می توانند نسبت به سیگنال به نوفه بسیار بزرگتر و تفکیک طیفی بهتری نسبت به تلسکوپهای فرابنفش قبلی در حال چرخش مدار بدست دهند و اندازه گیری وی‍ژگیهای طیفی ضعیفی را که قبلا هرگز دیده نشده است امکان پذیر کنند.

تعمیرات تلسکوپ هابل

کمی پس از پرتاب معلوم شد که آینه اصلی HST دارای ابیراهی کروی است و این نقصی است که باعث می‌شود که تصویرها حاوی 15 درصد نور متمرکز شده باشند و باقی به صورت نامشخص پخش شود. این نقص ، در نهایت با تجهیزات آزمایشی معیوبی مرتبط می‌شد که سالها قبل از پرتاب موقع ساختن آینه بکار رفته بود. اگر چه پردازش شدید رابانه‌ای توانسته بود بیشتر مشکلات تصویرها را بر طرف کند و مشاهدات طیف نوری را همچنان به انجام برساند، توانایی تلسکوپ در ایجاد تصویر اجسام ضعیف نسل آنهایی که در لبه عالم قرار دارند از بین رفته بود.

فضانوردان سفینه فضایی در دسامبر 1993 بیشتر از ده تعمیر عمده روی تلسکوپ انجام دادند. و از جمله ژپروسکوپهای جدید ، صفحه‌های خورشیدی ، آینه‌های تصحیح کننده بسیار دقیق و کوچکی روی آن نصب کردند و تلسکوپ را به کارآیی اپتیکی طرح اولیه بازگرداند. نصب دستگاههای اپتیکی تصحیح کننده مستلزم این بود که یکی از پنج سنجش افزار اصلی HST ، یعنی نورسنج خیلی سریع را بردارند. اکنون ، توان تفکیک در این دستگاه نزدیک به حدی است که از خواص موجی نور انتظار می‌رود.

شرایط استفاده از تلسکوپ هابل

استفاده از HST مستلزم کارهای تدارکاتی دقیق است. قبل از پرتاب ، همه آسمان نقشه برداری شد و نزدیک به 20 میلیون ستاره راهنما مشخص شدند. این نقشه خیلی کاملتر از جامع‌ترین کاتالوگ ستاره‌هاست که تا آن زمان تهیه شده بود. هر اختر شناسی که شخصا خواهان استفاده از این تلسکوپ باشد (همه منجمان جهان واجد شرایط هستند) ، از حدود یک سال جلوتر با مشخص کردن پرسش علمی مورد نظرش و مشاهدات پیشنهادی‌اش می‌تواند متقاضی استفاده از HST شود.

برای استفاده از HST معمولا 800 تقاضا در هر سال دریافت می‌شود. گروههای شش تا هفت نفری اختر شناسایی که نماینده عرصه‌های مختلف تخصصی‌اند. یک هفته را صرف رده بندی پیشنهادها و تعیین زمان استفاده از تلسکوپ می‌کنند. در برنامه پذیرفته شده متوسط ممکن است بیست و پنج ساعت وقت استفاده از تلسکوپ را به خود اختصاص می‌دهد.

کشفیات تلسکوپ هابل در چهار سال اول

در خلال چهار سال اول کارکرد HST ، کشفهای مهم زیادی حاصل شده‌اند. بیشترین این کشفها از تکنیک بی سابقه یا از ترکیب طیف نمایی با تفکیک خوب طیف نمایی با دقت زیاد بدست آمده‌اند. نمونه‌های اول ، کاوش هسته‌های مربوط به خوشه‌های کروی ستاره‌ها و کهکشانهای بیضوی غول آسا را شامل می‌شوند. افزوده شدن طیفها به اندازه گیری انتقالهای دوپلری ، سرعتهای بسیار زیادی را درست در هسته چندین کهکشان بیضوی نشان داده است.

این امر شاهد ضمنی مهمی بر وجود سیاه چاله‌ای در حدود 109برابر جرم خورشید در آنجاست. تصویرگیری در سحابی جبار ، که ناحیه‌ای جوان از لحاظ تشکیل ستاره‌هاست و در فاصله‌ 1500 سال نوری از خورشید قرار دارد. شواهدی از وجود قرصهایی از ماده را در اطراف بسیاری از ستاره‌ها نشان داده است. این موارد را به احتمال قوی می‌توان نمونه‌هایی از منظومه شمسی در حال تشکیل دانست.

پیش بینی هابل

• ادومین با شناسایی غلیظ و سیال در کهکشان امراه المسلسله در سال 1924 برای اولین بار ثابت کرد که کهکشانها از راه شیری خیلی دورترند. مطالعه این ستاره‌ها در کهکشانهای دورتر توسط SHT ظاهرا به جمع آوری دلایلی منجر می‌شود که عالم از آنچه قبلا تصور می‌شد کوچکتر و جوانتر است.
• پیش بینی مهم دیگر نظریه مهبانگ این است که در آغاز پیدایش عالم فقط سه عنصر اول هیدروژن ، هلیوم و اندکی لیتیوم تولید شده‌اند. به کمک رصدهای SHT نشان داده می‌شود که این پیش بینی در واقع صحیح است و عناصر دیگر به مرور زمان در طول تاریخ کهکشان راه شیری در ابر نواخترها ساخته شده‌اند.

آینده تلسکوپ هابل

تلکسوپ فضایی هابل SHT با قابلیت استفاده از خدمات سفینه فضایی و اینکه قرار است در آینده به وسایل جدیدی مثل طیف نگار قدرتمندتر و دوربین عکاسی فرو سرخ مجهز شود، باید برای بیشتر از یک دهه کارش را ادامه دهد.

[رزیتا]

تلسکوپ رادیویی

مقدمه

درست همانطور که تلسکوپهای اپتیکی جدید و بزرگ امروزی مستقیما از نمونه‌های اولیه ساخته شده توسط گالیله ، نیوتن تکامل یافته‌اند، رادیو تلسکوپهای بزرگ نیز نوع تکامل یافته اولین تلسکوپ رادیویی ساده‌ای هستند که در سال 1932 توسط کارل یانسکی (50 - 1905) طراحی شده بود. یانسکی زمانی که به عنوان مهندس در شرکت تلفن بل مشغول به کار بود بطور تصادفی امواج رادیویی کیهانی را کشف کرد.

کمپانی مزبور از او خواسته بود تا پارازیتهای جوی عجیبی را که در این ارتباطات رادیویی وارد می‌شوند، شناسایی کند. جهت انجام اینکار ، یانسکی با سیم ، ابزاری شبیه به چرخ و فلک ساخت و به کمک آن توانست جهت آمدن این پارازیتهای عجیب را کشف کند. او می‌دانست که پارازیتهای ناشی از رعد و برق و توفان همیشه به صورت "ترق و تروق" شنیده می‌شوند. ولی علاوه بر این صداها ، صدای ضعیف و مداومی نیز به صورت "خش خش" دائما به گوش می‌رسید.






منشأ امواج رادیویی کیهانی

رد گیری منبع این صدا ، فکر یانسکی را به خود مشغول ساخت. او خورشید را مورد بررسی قرار داد، ولی دریافت که صدای "خش خش" ناشی از ستارگان است و نه مخصوصا در زمانی که لک خورشیدی در چرخه 11 ساله خود به اوج می‌رسد. ولی یانسکی در زمانی مشغول تحقیقی بود که لک خورشیدی به حداقل رسیده بود و از اینرو پارازیتهای خورشیدی بسیار اندک بود.

یانسکی آنتن زمخت و ابتدایی خود را بسوی تمام قسمتهای آسمتان نشانه رفت و ستارگان و صورتهای فلکی را یک به یک مورد آزمایش قرار داد. او به این نتیجه رسید که صدای خش خش از لکی واقع در راه شیری ناشی می‌شود؛ همان لکی که در صورت فلکی نیم اسب (قوس) قرار دارد و گمان می‌رود که مرکز کهکشان ما باشد.

ستارگان تنها اشعه مرئی نور گسیل نمی‌کنند، بلکه تشعشعاتی با طول موج کوتاهتر (اشعه ایکس) و بلندتر (گرما ، موج رادیویی) نیز از آنها ساطع می‌شود. در حقیقت ستارگان نیز چون همه اجسام داغ در همه قسمتهای طیف الکترومغناطیسی اشعه گسیل می‌کنند. اما جو زمین فقط نسبت به نور و موج رادیویی شفاف است. تمام تشعشعات دیگری که توسط ستارگان گسیل می‌شود به ما نمی‌رسد، زیرا که بخش اعظم آن بوسیله جو جذب می‌گردد.

از زمان یانسکی به بعد کشفیات مهم دیگری به عمل آمده است. در موارد بسیاری ، تلسکوپهای رادیویی کشفهای مهمتری نسبت به تلسکوپهای اپتیکی انجام داده‌اند؛ دلیل آن امر این است که آنها می‌توانند اعماق دور دست فضا را ببنند. ستاره شناسان با تلسکوپ رادیویی طبیعت ویژه اخترنماها و بعدا نیز تپ اخترها را کشف کرده‌اند. آنها با این ابزار ، نقشه آسمان را نیز بر اساس علائم گوناگون گسیل شده از ستارگان ، سحابیها و کهکشانها تهیه کرده‌اند. امروزه رادیوتلسکوپها به صورت غول پیکر و در اشکال و اندازه‌های مختلف ساخته می‌شوند. با این حال آنها عمدتا از دو نوع تشکیل شده اند: آنتن بشقابی و آنتن خطی.

تلسکوپهای رادیویی آنتن بشقابی

تلسکوپهای رادیویی آنتن بشقابی متداولترین نوع تلسکوپها به شمار می‌رود. تلسکوپ رادیویی به صورت ثابت یا متحرک قرار داده می‌شود. برخلاف تلسکوپ اپتیکی ، رویه تلسکوپ رادیویی لازم نیست فوق العاده دقیق و منظم باشد. ولی درست مانند بازتابنده اپتیکی تلسکوپ اپتیکی که امواج نور را جمع می‌کند، آنتن بشقابی تلسکوپ رادیویی نیز امواج رادیویی جمع کرده و آنها را در یک گیرنده رادیویی متمرکز می‌سازد. امواج در برگیرنده رادیویی تقویت می‌شوند و در اتاق کنترل مجاور که بوسیله کامپیوتر کار می‌کند ثبت می‌گردند.

قطر (دهانه) بشقاب نشان دهنده آن است که تلسکوپ رادیویی ، تا چه عمق از فضا را می‌بیند، حدود ابعاد بشقاب یک تلسکوپ رادیویی متحرک به مقاومت مصالح (مواد) آن بستگی دارد، زیرا اجزای بشقاب در اثر بادهای شدید خم و در هم پیچیده می‌شوند. برای غلبه بر این مشکل گاهی بشقابهای ثابت بکار گرفته می‌شوند. در این حالت ، به جای نشانه روی بشقاب به تمام قسمتهای آسمان ، باید قسمت مورد نظر آسمان ور بسوی آنتن باشد و از اینرو نوع آنتنها به خوبی آنتنهای متحرک نیستند.

به عنوان مثال ، یک تلسکوپ رادیویی بشقابی در افلبورگ قرار دارد که این تلسکوپ می‌تواند به سمت هر قسمت آسمان هدایت شود. سطح آن از یک شبکه سیمی تشکیل شده است. بشقاب تلسکوپ امواج رادیویی را جمع آوری کرده و آنها را در یک نقطه (مانند تلسکوپ نوری) متمرکز ساخته و تقویت می‌کند. موج رادیویی که جو اجازه عبور به آنها می دهد (دریچه رادیویی ) دارای طول موجهایی بین 2-10 تا 30 متر است. تلسکوپهای نوری مطالعه جهان را با استفاده از اشعه‌ای که از دریچه نوری می‌گذرد میسر می‌سازد. تلسکوپهای رادیویی اطلاعات دیگری از جهان حول و حوش را به کمک اشعه‌ای که از دریچه رادیویی جو می‌گذرد، فراهم می‌آورند.

شباهتها و تفاوتهای تلسکوپ رادیویی با تلسکوپ بازتابی

شباهتها

1. هر دو دارای آینه‌ای هستند که معمولاً به شکل سهمیوار است.
2. در هر دو از استقرار معدل النهاری استفاده می‌شود.
3. هر دو برای جمع آوردن انرژی اجرام سماوی مورد مطالعه بکار می‌رود.
4. هر دو چنان طرح می‌شوند که تا حد امکان توان تفکیک بزرگی داشته باشند.

تفاوتها

1. آینه نوری یک تلسکوپ بازتابی از شیشه‌ای ساخته شده که لایه نازکی از آلومینیوم بر آن اندود شده است، در حالی که آینه رادیویی از شبکه‌ای سیمی یا از ورقه‌های فلزی که به دقت بریده شده‌اند ساخته شده است.
2. بعضی از تلسکوپهای رادیویی (از جمله تلسکوپ رادیویی به قطر 305 متر در آره سی بو ، پوئر ریکو) پایه ندارند و تنها در مواقعی می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند که شیء مورد مطالعه در موضعی مناسب برای رصد باشد. تلسکوپهای رادیویی دیگر (مثلا تلسکوپی به قطر 91 متر در گرین بنک ، ویرجینیای غربی) را تنها می‌توان از حیث ارتفاع از افق تغییر جهت داد و فقط موقعی قابل استفاده است که شی در نصف النهار مکان یا نزدیک به آن باشد.
3. زمین کلاً توانی در حدود یکصد وات را از چشمه‌های رادیویی قوی دریافت می‌کند. از این مقدار فقط 14-10 وات را تلسکوپهای رادیویی غول پیکر دریافت می‌کنند. توانی که یک تلسکوپ رادیویی جمع می‌کند باید یک تریلیون مرتبه یا بیشتر تقویت شود تا ثبات بتواند آن را ثبت کند.
4. کمترین زاویه‌ای که تلسکوپهای رادیویی می‌توانند از هم تفکیک کنند (توان تفکیک) بسیار بزرگتر از این زاویه در تلسکوپهای نوری است (یعنی نمی‌توان به جزئیاتی در حد تلسکوپهای نوری دست یافت).
   
   توان تفکیک یک تلسکوپ رادیویی 180 متری برای موج 20 سانتیمتری عبارت است از: 4 دقیقه و 40 ثانیه. به این ترتیب دو چشمه رادیویی را که موج رادیویی 20 سانتیمتری گسیل می‌کنند تنها در صورتی می‌توان به دو گسیلنده مجزا تفکیک کرد که فاصله زاویه‌ای بین آنها 4 دقیقه و 40 ثانیه باشد.

افزایش توان تفکیک

راههای چندی برای بهتر کردن توان تفکیک یعنی برای کوچکتر کردن آن ، وجود دارد. دو تا از این راهها عبارتند از:

• استفاده از تداخل سنج رادیویی. تداخل سنج رادیویی تشکیل شده است از دو تلسکوپ رادیویی که به فاصله چند یا چندین کیلومتر از یکدیگر قرار گرفته‌اند. در چنین وضعی فاصله بین دو دستگاه به مثابه قطر آینه در فرمول بالا بکار می‌رود و به این ترتیب توان تفکیک به میزان زیادی افزایش پیدا می‌کند. این تداخل سنجها تعیین مکان دقیق بسیاری از چشمه‌های رادیویی را میسر ساختند.
• ردیفهایی متشکل از چندین آنتن دو قطبی ثابت نظیر تلسکوپ رادیویی میلزکراس دانشگاه سیدنی استرالیا ، با چنین تلسکوپی می‌توان با هزینه نسبتاً کم به توان تفکیک خوبی دست یافت.

تفاوتهایی میان تلسکوپهای نوری و رادیویی

• نور ستارگان را فقط در هنگام شب می‌توان مطالعه کرد، ولی موج رادیویی را در بیست و چهار ساعت شبانه روز می‌توان مورد بررسی قرار داد. این امواج تقریباً بی آنکه با مانعی روبرو شوند. از ابر های جو زمین و نیز از خلال گاز و غبار میان ستاره‌ای که نواحی وسیعی از کیهان را فرا گرفته است می‌گذرد.
• در حالی که محصول نهایی تلسکوپ نوری عکس یا رصد بصری است، اطلاعاتی که از تلسکوپ رادیویی بدست می‌آید به صورت جریانهای متوج الکتریکی است که با دستگاه سنجی خوانده می‌شود. موج رادیویی که از کاسه سهمیوار منعکس می‌شود، به گیرنده‌ای که در کانون سهمیوار قرار دارد می‌رسد. علامت دریافت شده پس از تقویت به دستگاه سنجش منتقل می‌گردد.
• در حالی که رصدخانه نوری را معمولاً در قله کوهها می‌سازند تا بالاتر از لایه بزرگی از جو باشد، نکته اصلی در تعیین محل استقرار رصدخانه رادیویی دور بودن آن است. از علائم رادیو و تلویزیون و نویزی که منشاء آن سیستم احتراق اتومبیلها و هواپیما است.

[رزیتا]

تلسکوپ کاتادیوپتریک

ساختمان و عملکرد

آینه تلسکوپ بازتابی باید به شکل یک سهمیوار باشد تا کجنمایی کروی از بین برود. در 1931 برنارد اشمیت سیستمی مرکب از عدسی و آینه اختراع کرد که در آن از آینه کروی که ساختن آن آسان است استفاده می‌شود. انحراف شکل کروی از سهمیوار توسط عدسی نازکی که تیغه تصحیح کننده نام دارد و در مرکز انحنای آینه جای می‌گیرد تصحیح می‌شود. اندازه تلسکوپ اشمیت را قطر تیغه تصحیح کننده مشخص می‌کند که معمولاً

گشودگی شیئ است. بنابر این قطر عدسی تصحیح کننده تلسکوپ اشمیت 122 سانتیمتری رصدخانه مونت پالومار، 122 سانتیمتر و قطر شیئ آن 183 سانتیمتر است. شعاع انحنای آینه 10/6 متر است.

فاصله کانونی ،

شعاع انحنا یعنی

و نسبت کانونی بسیار کوچک و برابر

است. گوشزد: تلسکوپهایی که نسبت کانونی آنها کمتر از 8 است، اختر نگار نامیده می‌شود. این تلسکوپها بیشتر برای عکسبرداری از نواحی وسیعی از آسمان (مثلاً 10*10 درجه ) که شامل چندین هزار ستاره است بکار می‌رود. صفحه عکاسی باید خم شود تا بر انحنای صفحه کانونی منطبق گردد و به این ترتیب تصویری بسیار خوب از تمامی میدان دید بدست می‌آید.

تلسکوپ ماکسوتف-باورز

در این تلسکوپ نیز مانند تلسکوپ اشمیت از آینه کروی استفاده می‌شود که ساختن آن آسان است. واگرایی لازم برای آنکه شعاعها به درستی کانونی شوند با استفاده از عدسی ضخیمی به نام عدسی هلالی که سطوح آن کروی است حاصل می‌شود. ساختن سطوح کروی بسیار ساده‌تر از ساختن سطح پیچیده تیغه تصحیح کننده تلسکوپ اشمیت است. در اینجا صفحه کانونی تخت است.

[رزیتا]

تلسکوپهای اولیه




کلمه تلسکوپ از واژه یونانی "تلسکوپین" گرفته شده است. "تله" به معنای دور و "اسکوپین" به معنای دیدن است. بنابراین ، تلسکوپ وسیله‌ای است که با آن می توان فواصل دور را به وضوح دید.
تاریخچه

نخستین بار ده هزار سال قبل ازمیلاد مسیح شیشه در غرب آسیا تولید شد و تمدنهای اولیه خیلی زود دریافتند که شیشه‌ای محدب خاصیت بزرگنمایی دارد. عینک در حدود سال 1300 میلادی در ایتالیا اختراع شد، اما تلسکوپ ، 300 سال بعد پدید آمد. مخترع آن یک عینک ساز آلمانی به نام هانس لیپرشی (1619-1570) محسوب می‌شود، چرا که او در سال 1608 برای ثبت اختراعش اقدام کرد، اما او اولین نفری نبود که خاصیت ترکیب عدسیها را کشف کرد. تا قرنها ستاره شناسان هیچ وسیله کمکی بینایی برای رصد آسمان نداشتند. سپس در اواخر قرن شانزدهم ، تلسکوپهای ساده در میدانهای جنگ اروپا نمایان شدند. در حوالی 1609، گالیله ستاره شناس ایتالیایی ، بعد از شنیدن توصیفی از خواص تلسکوپ انکساری ، یکی از این تلسکوپها را ساخت. از آن به بعد، تلسکوپ اساسی‌ترین ابزار ستاره شناسان بوده است.
تلسکوپهای انسکاری نظیر این
در قرن نوزدهم متداول بودند.
پایه استقرار تلسکوپ روی دو
محور حرکت می کند تا بتوان
براحتی ستارگان آسمان را یافت.

انواع تلسکوپ

تلسکوپها دو نوع هستند: تلسکوپهای چشمی و تلسکوپهای رادیویی. تلسکوپهای چشمی نیز به دو نوع تقسیبم می‌شوند: نوع انکساری و نوع انعکاسی. نخستین تلسکوپ دنیا بوسیله هانس لیپرشای هلندی در سال 1608 م. ساخته شد. در سال 1609 گالیله تلسکوپ جدیدی ساخت که می‌توانست اشیاء دو را 33 بار بزرگتر کند.

به دنبال اولین رصدهای گالیله ، تلسکوپها کاملتر شدند و کپلر (1571- 1630 م.) اخترشناس آلمانی تصویر سازی معکوس را ابداع کرد. در تلسکوپ گالیله ، سیستم نوری مانند دوربین تماشاخانه‌ها ، دوربینهای معمولی و تلسکوپهایی که امروزه برای رصد آسمان بکار می‌روند، تصویر را بطور مستقیم تشکیل می‌داد. با این حال ، در ستاره شناسی روش مشاهده تصویر یک جسم اهمیت چندانی ندارد. روش تصویر سازی معکوس که بوسیله کپلر ابداع شد، مزیتهای مشخص زیادی نسبت به روش گالیله داشت. امروزه تقریبا همه تلسکوپهای نجومی ، اشیاء را به صورت وارونه نشان می‌دهند.

در سال 1668 م. ایزاک نیوتن با استفاده از آینه به جای عدسی ، یک نوع تلسکوپ جدیدی به نام تلسکوپ بازتابی ساخت. با این حال ، در مورد بعضی از صدها تلسکوپ شکستی نسبت به نوع بازتابی بهتر عمل می‌کرد. در سال 1733 م. تلسکوپ شکستی با اختراع نوع جدیدی از عدسی شیئی به نام عدسی بی رنگ توسط یک انگلیسی به نام چستر مورهای (1703-1771م.) اصلاح گردید. ویلیام هرشل بعدها تلسکوپهای بزرگتر و بهتری ساخت و با یکی از آنها در 13مارس 1781 سیاره اورانوس را کشف کرد. چندی پس از آن هرشل بزرگترین تلسکوپ را ساخت و موفق به کشف دو قمر از اقمار اورانوس شد. در سال 1845 ، ارل آوراس تلسکوپ 184 سانتیمتری خود را در بیرکاسل ایرلند ساخت. تلسکوپ او به علت آنکه به صورت ثابت قرار داشت فقط بخش محدودی از آسمان را می‌توانست رصد کند.