up
Search      menu
ستاره شناسی :: مقاله تلسکوپ PDF
QR code - تلسکوپ

تلسکوپ

تلسکوپ راديويي

در اوايل قرن هفدهم ميلادي گاليله با ساختن تلسكوپ، چشم خود را به ابزاري مسلح نمود كه مي توانست توانايي رصد او را افزايش دهد. هر چند امروزه تلسكوپهايي به مراتب قويتر و حساستر از آنچه گاليله ساخته بود، طراحي و توليد مي شوند، اما اصل موضوع هنوز تغيير نكرده است. واقعيت اين است كه بايد نوري وجود داشته باشد تا تلسكوپ با جمع آوري و متمركز ساختن آن تصويري تهيه نمايد.
جيمز كلارك ماكسول، فيزيكدان برجسته انگليسي در قرن نوزدهم ميلادي پي به ماهيت الكترومغناطيسي بودن نور برد. در واقع امواج الكترومغناطيسي تنها به نور محدود نمي شوند و طيف گسترده اي را در بر مي گيرند، اما چشم ما فقط قادر به ايجاد تصوير از محدوده خاصي از اين طيف گسترده مي باشد كه ما آن را نور مي ناميم. براي مشاهده و درك ساير طول موجهاي ارسال شده به جانب ما، احتياج به ابزاري جهت جمع آوري، آناليز و آشكارسازي آنها به شكل صوت يا تصوير داريم.
امواج الكترومغناطيسي طيف بسيار وسيعي از طول موجهاي بسيار كوچك تا بسيار بزرگ را در بر مي گيرند. اين امواج را با توجه به اندازه طول موج به هفت دسته مختلف تقسيم بندي مي كنند كه شامل امواج گاما با طول موجهايي كوچكتر از ۹ ۱۰ سانتيمتر تا امواج راديويي با طول موج بزرگتر از ۱۰ سانتيمتر را شامل مي شوند. همانطور كه در شكل بالا ملاحظه مي شود محدوده امواج نوري كه قابل ديدن توسط چشم انسان مي باشند، محدوده بسيار كوچكي از اين طيف گسترده است. با حركت از سمت امواج راديويي به سمت امواج گاما، همزمان با كاهش طول موج، فركانس آن و در نتيجه انرژي موج افزايش مي يابد.
هنگامي كه رصد از سطح زمين انجام مي گيرد، دريافت و آشكارسازي امواج الكترومغناطيسي با مشكلي روبرو مي شود كه به اثرات جوّ غليظ زمين مربوط مي گردد. جوّ زمين تنها به محدوده امواج مرئي، مايكروويو و راديويي، آن هم با جذب و پراكنده ساختن بسيار، اجازه عبور مي دهد. از آن جاكه امواج مايكروويو بخشي از امواج راديويي محسوب مي شوند، مشاهده مي شود كه با آشكارسازي محدوده وسيع امواج راديويي گسيل شده از آسمان، راه ديگري براي رصد اجرام سماوي گشوده مي شود.
اختر شناسان از سال ۱۹۳۱ كه كارل جانسكي (K.Jansky ) به طور اتفاقي راديو تلسكوپ را كشف كرد، بارها و بارها به اين نكته پي برده اند كه جهان بسيار فراتر از آن چيزي است كه چشم انسان قادر به ديدن آن است. با استفاده از راديو تلسكوپ ها، آشكارسازهاي زير قرمز و ماوراي بنفش و تلسكوپهاي اشعه X و اشعه گاما جزئيات بسيار دقيقي از كيهان آشكار شده است و معلوم شد كه كيهان مملو از اجرام عجيبي همچون سياهچاله ها و تپ اختر ها است كه نمي توان آنها را از وراي عدسي چشمي يك تلسكوپ نوري مشاهده كرد. در حقيقت هر قسمت از طيف الكترومغناطيس چيز هاي عجيب و منحصر به فردي را به اخترشناسان ارائه داده است.
ابزاري كه براي مشاهده راديويي آسمان مورد استفاده قرار مي گيرد را تلسكوپ راديويي مي نامند كه از نظر ساختار كلي بسيار شبيه يك راديوي معمولي عمل مي كند، بدين معني كه همانند راديوهاي معمولي از يك آنتن، يك آمپلي فاير و يك آشكار ساز تشكيل شده ا ست. آنتن ها مي توانند از يك آنتن ساده و معمولي نيم موج دو قطبي، نظير آنچه در گيرنده هاي تلويزيوني استفاده مي شود، تا آنتن هاي مجهز به بشقابهاي عظيم ۳۰۰ متري باشند.
در تلسكوپهاي راديويي نيز همانند آنچه در مورد همتاي نوري آنها صادق است، بزرگ بودن سطح جمع آوري كننده امواج از دو جنبه مفيد مي باشد.
اول آنكه توان جمع آوري امواج براي رصد منابع ضعيف و يا خيلي دور افزايش مي يابد و دوم اينكه توان تفكيك نسبت مستقيمي با قطر بشقاب آنتن دارد. هر چه، قدرت تفكيك تلسكوپي بيشتر باشد، توانايي آن براي جداسازي جزييات تصوير افزايش خواهد يافت. قدرت تفكيك تلسكوپها رابطه تنگاتنگي با سطح جمع آوري كننده امواج و طول موج آنها دارد. هر جه سطح جمع آوري كننده بزرگتر و طول موج امواج الكترومغناطيسي كوچكتر باشند، قدرت تفكيك تلسكوپ افزايش مي يابد. مشكل تلسكوپهاي راديويي از اينجا شروع مي شود كه قدرت تفكيك يك تلسكوپ با طول موج دريافتي نسبت عكس دارد. تلسكوپهاي راديويي در مقابل همتايان نوري خود كه موظف به جمع آوري و آشكارسازي امواجي در محدوده طول موج ۴ ۱۰ تا ۵ ۱۰ سانتيمتر مي باشند، مي بايستي امواجي با دامنه وسيع طول موج، از يك ميليمتر تا چندين متر را جمع آوري نمايند. اين امر باعث مي شود كه توان تفكيك اين گونه از تلسكوپها به شدت كاهش پيدا كند. براي مثال قدرت تفكيك يك تلسكوپ نوري ۵۰ سانتيمتري، ۲ ۰ ثانيه قوسي است، در حالي كه قدرت تفكيك يك تلسكوپ راديويي به خصوص، با همين قطر دهانه ۱۳۸ درجه خواهد بود. اگر بدانيم كه قرص كامل ماه در آسمان تنها ۵ ۰ درجه قوسي است مي فهميم كه چنين تلسكوپي عملاً كارايي ندارد. چنين تلسكوپي ماه را اصلاً نمي تواند ببيند.
اما از سوي ديگر و باز هم به دليل طول موجهاي متفاوتي كه اين دو گونه تلسكوپ در محدوده آنها رصد مي نمايند، ساخت بشقابهاي آنتن يك راديو تلسكوپ بسيار ساده تر از ساخت يك آينه و يا عدسي است. صاف بودن سطح يك بازتاب كننده خوب، رابطه مستقيمي با طول موجِ امواجي دارد كه بايد از سطح آن بازتابيده شوند. مي توان فرض كرد، زماني بازتاب كننده اي مورد قبول خواهد بود كه قطر يا ضخامت هيچكدام از خُلَل و فَرجهاي روي آن از ۰۵ ۰ طول موج مورد نظر بيشتر نباشد، بنابراين بشقاب آنتني كه قرار است براي امواجي به طول موج حداقل ۲۰ سانتيمتر، ساخته شود، مجاز به داشتن ناهمواريهايي تا قطر ۱ سانتيمتر است. اين مقدار ناهمواري كه براي بشقاب تلسكوپ راديويي مجاز به شمار مي رود، براي آينه يك تلسكوپ نوري فاجعه به حساب آمده و عملاً آن را غير قابل استفاده مي نمايد.
به دليل گفته شده است كه مي توان راديوتلسكوپهايي با يك بشقاب ۳۰۰ متري ساخت، كاري كه در مورد تلسكوپهاي نوري به يك معجزه شباهت دارد. براي اينكه مقايسه اي كرده باشيم، بد نيست بدانيد كه اگر مي شد يك تلسكوپ نوري، با آينه ۳۰۰ متري ساخت، قادر بوديم ستاره شعراي يماني را به وضوح و پرنوري يك قرص ماه كامل مشاهده نماييم.
مزيت عمده استفاده از امواج راديويي براي مشاهده آسمان، اين است كه حتي در نور روز و هواي ابري نيز مي توان رصد را ادامه داد. در طول روز پخش نور خورشيد توسط مولكولهاي گازيِ جوّ زمين باعث مي شود كه لايه اي روشن و آبي اطراف ما را احاطه كند. شدت روشنايي جوّ زمين در روز به حدي است كه از ميان آن قادر به ديدن ستاره هاي كم فروغ بالاي سرمان نمي شويم. تنها جرم پرنوري مانند خورشيد و يا در بعضي زمانهاي خاص، ماه نسبتاً كامل را مي توان در طول روز رؤيت كرد. همچنين نور مرئي قادر به گذر از لايه هاي ضخيم و متراكم بخار آب نمي باشد. اين موضوع به طول موج كوچك نور وابسته است. هيچكدام از مواردي كه ياد شد براي امواج راديويي با طول موجهاي بزرگي كه دارند مانع و يا مزاحم شناخته نمي شوند و عمليات رصد راديويي پيوسته ادامه دارد.
در مورد تلسكوپهاي راديويي بسيار عظيم، نظير راديو تلسكوپ ۳۰۵ متري آرسيبو واقع در كشور پورتوريكو، يك مشكل اساسي وجود دارد و آن، اين است كه حركت دادن چنين مجموعه عظيمي براي تنظيم روي سوژه مورد نظر، غير ممكن مي باشد. از اين رو دانشمندان براي رصد يك جرم سماوي خاص، بايد آنقدر صبر كنند تا در اثر چرخش زمين به دور خودش و يا خورشيد، هدف در راستاي ديد اين بشقاب بزرگ قرار گيرد.
براي رفع اين مشكل و همچنين به دليل نياز به دستيابي به قدرت تفكيك بيشتر، روش ديگري در ساخت و استفاده از راديو تلسكوپها به وجود آمده است كه مبتني بر تداخل سنجي راديويي است.
در اين روش مجموعه اي از چند راديو تلسكوپ به نسبت كوچكتر، با كمك هدايت كننده هاي كامپيوتري در جهت خاصي تنظيم شده و سيگنالهاي دريافتي از آنها آناليز مي شود تا تصوير واحد و واضحي به دست آيد. اخترشناسان راديويي با استفاده از روش تداخل سنجي قادر به رصد آسمان با دقتي افزون بر ۰۰۱ ۰ ثانيه قوسي هستند. در اين روش آنتن ها را روي خطي كه خط مبنا ناميده مي شود، به دنبال هم نصب مي كنند. معمولا نصب آنتن ها روي ريلي عمود بر خط مبنا صورت مي گيرد تا در صورت لزوم بتوان زاويه خط را نسبت به نصب مرجع تغيير داد. حال چنانچه امواج دريافتي عمود بر خط مبنا نباشند، تلسكوپها در فواصل زماني متفاوتي، موج يكساني را دريافت مي كنند.
با استفاده از الگوريتمهاي رياضي و توجه به فواصل زماني دريافت سيگنالها، مي توان موقعيت منبع راديويي را با دقت بسيار خوبي تخمين زد. هر چه فاصله تلسكوپها از يكديگر بيشتر باشد، اختلاف زماني و در نتيجه دقت اندازه گيري افزايش خواهد يافت. در اين روش، فاصله اولين تا آخرين تلسكوپ، معادل قطر بشقاب تلسكوپ واحد در نظر گرفته مي شود.
نمونه اي از اين گونه تلسكوپها، مجموعه اي با نام آرايه خيلي بزرگ (VLA) مي باشد كه در نيومكزيكوي آمريكا قرار دارد و طول خط مبناي آن ۳۶ كيلومتر است.
اين مجموعه عظيم از ۲۷ عدد تلسكوپ با قطر بشقاب ۲۵ متر تشكيل شده است. آنتنها روي ريلهايي قرار گرفته اند كه به دانشمندان اجازه مي دهد بتوانند آنها را در انواع چيدمانهاي مختلف تنظيم نمايند.

تلسکوپ وسيله اي است براي ديدن اجرام آسماني با فاصله ي زياد به طور واضح. در تلسکوپ پرتوهاي موازي نور که از يک فاصله بسيار دور مانند ستاره مي آيند همگرا ...

ستاره شناس چيني در سال ۱۶۷۵ ميلادي با مدل کره سماوي و اسطرلاب اغلب گاليله را نخستين کسي مي‌‌دانند که از تلسکوپ براي مشاهدات نجومي بهره گرفت. تا آن زما ...

نگاه اجمالي هزاران سال بود که مطالعه ستارگان فقط از راه چشم انجام مي‌گرفت. خوشبختانه ، عدسي سازان آلماني در اوايل قرن هفدهم ميلادي (قرن يازدهم شمسي) ت ...

تلسکوپ ها نور اجرام سماوي را جمع آوري کرده با متمرکز نمودن امواج نوري يک تصوير تشکيل ميدهند. امروزه اکثر ستاره شناسان از تلسکوپ به تنهائي استفاده نميک ...

اخترشناسي که در زبان يوناني از ترکيب اجزاي astronomia = astron + nomos (به معناي قانون ستارگان) تشکيل شده است علم اشياء سماوي (مانند ستارگان، سيارات، ...

ماه تنها قمر طبيعي زمين و تنها جرم آسمانيست که انسان بر روي آن حضور داشته است. ماه روشن ترين جرم در آسمان شب است اما نوري از خود توليد نمي کند در عوض ...

● رصدخانه هاي مهم جهان الف) رصدخانه پولکوفو روسيه. يکي از معروفترين و قديمي ترين رصد خانه هاي دنيا است و در گذشته، اغلب آن را «پايتخت ستاره شناسي دنيا ...

براي دومين بار، پژوهشگران موفق شدند مولکول هاي آلي را در اطراف سياره اي مشتري مانند و داغ در خارج از منظومه شمسي کشف کنند. اين بدان معني است که فراوان ...

دانلود نسخه PDF - تلسکوپ