Telescopul - Telescop optic, radio, cu infrarosu, cu ultraviolete, cu raze gama

Telescopul

Telescopul este un instrument optic care permite observarea obiectelor indepartate si neclare ca si cum ar fi mult mai luminoase si mai apropiate de observator. Telescoapele sunt folosite in astronomie pentru observarea corpurilor ceresti indepartate.

Pentru sute de ani , telescoapele au fost singurele instrumente folosite pentru observarea planetelor si a galaxiilor. Chiar si azi navetele cosmice pot ajunge doar vecinii nostri apropiati din sistemul nostru solar , oamenii de stiinta continuand sa se bazeze pe telescop in studierea stelelor , nebuloaselor si galaxiilor aflate la mare distanta .

Majoritatea telescoapelor functioneaza colectand lumina emisa de stele sau reflectata de suprafata planetelor . Acestea se numesc telescoape optice . Ele folosesc o lentila curba sau o oglinda sferica sau parabolica pentru a colecta razele de lumina si a le trimite spre o lentila mica plasata in focar care face posibila observarea obiectului .

In cercetarile astronomice se aseaza langa focar camere de luat vederi pentru a inregistra imaginile adunate de telescop . Lumina vizibila adunata de telescop e descompusa in radiatiile componente cu ajutorul unui spectroscop , in acest fel obtinandu-se informatii despre temperatura obiectului , miscare , compozitie chimica sau prezenta unor campuri magnetice .

Multe telescoape sunt construite in observatoare astronomice in jurul Pamantului dar numai undele radio , lumina vizibila si radiatia infrarosie pot penetra atmosfera Pamantului si pot ajunge la suprafata planetei . Pentru a depasi aceasta problema au fost lansate in spatiu telescoape care pot colecta unde din alte regiuni ale spectrului electromagnetic.

I. Telescoape Optice

Sunt doua feluri principale de telescoape optice : reflectatoare si refractatoare . Telescoape refractatoare .Acestea folosesc o lentila de sticla pentru a forma imaginea in focar. Lentila este convexa iar puterea de a aduna razele de lumina a unui astfel de telescop este proportionala cu marimea obiectivului. Aceste telescoape sunt impiedicate de aberatii cromatice care cauzeaza venirea fiecarei culori intr-un focar diferit pentru ca fiecare culoare are propriul sau unghi de refractie. Aberatia cromatica face ca imaginea unei stele sau planete sa fie inconjurata de cercuri de diferite culori.

O alta limitare fundamentala a acestor telescoape este faptul ca lentilele cu diametre mai mari de 1 metru sunt impractice deoarece cantaresc mai mult de jumatate de tona si se prabusesc sub propria lor greutate . Acestea nu pot fi sprijinite de dedesupt ca oglinzile .

Telescoape reflectatoare.

Acestea folosesc o oglinda concava pentru a aduna razele de luzmina si formeaza imaginea intr-un focar aflat deasupra oglinzii.Telescoapele reflectatoare sunt in special folositoare pentru a aduna lumina de la obiecte intunecate. Sensibilitatea luminii unui astfel de telescop creste cu patratul diametrului oglinzii telescopului .

Deci daca se dubleaza diametrul oglinzii puterea de a aduna razele de lumina creste de 4 ori . Telescoapele mari pot detecta obiecte a caror stralucire este de un miliard de ori mai mica decat cea mai slab vizibila stea cu ochiul liber . Oglinda telescopului este facuta dintr-o sticla speciala care nu se contracta si mareste la diferite temperaturi .

Oglinda e polizata cu ajutorul calculatorului pentru ca diferentele de grosime de pe suprafata trebuie sa fie mai mici decat o fracsiune din grosimea unui fir de par . Pentru a crea un strat reflectator se acopera suprafata oglinzii cu un strat subtire de aluminiu . Principalul dezavantaj al acestor oglinzi este greutatea . Telescopul Hale de pe muntele Palomar din California cantareste 14 tone .

In 1990 un plan indraznet si inovativ a depasit bariera marimii oglinzilor. Fiecare din telescoapele identice de la observatorul Manua Kea din Hawaii combina 36 de oglinzi hexagonale de 183 cm ca placutele de gresie asezate pe jos comportandu-se ca o oglinda imensa de 1016 cm cu puterea de a aduna razele de lumina de 4 ori mai mare decat cea de la Palomar.

La unele telescoape construite dupa 1990 greutatea oglinzii a fost redusa prin punerea intre o oglinda concava subtire si a unei placi a unui strat de nervuri de sticla.

Rezolutia. Rezolutia unui telescop optic creste cu marimea oglinzii sau a lentilei dar atmosfera terestra impune o limita acestei rezolutii pentru ca incetoseaza razele de lumina . Acest efect face ca stelele sa licareasca noaptea. Cu ajutorul calculatoarelor astronomii pot filtra aceste raze .

Telescop optic .

Interferenta optica

O noua tehnica in astronomie combina semnale de la diferite telescoape astfel ca imaginea rezultata sa fie identica cu cea obtinuta de la un telescop gigant . Aceasta tehnica se numeste interferenta optica . Observatorul sudic european a inceput constructia a celui mai mare interferometru in 1996. Cel mai mare telescop este situat in desertul Atacama din nordul statului Chile . Acesta combina lumina de la 4 telescoape de 800 cm producand o imagine egala cu cea a unui telescop de 1600 cm .

Primul telescop a fost instalat in 1998 si intregul proiect va fi terminat in 2002 .

Interferometrele optice sunt folositoare pentru a vedea obiecte stralucitoare dar foarte apropiate cum ar fi stelele duble . Astronomii spera ca aceasta tehnica va face posibila observarea planetelor de marimea Pamantului care orbiteaza in jurul stelelor indepartate.

Inregistrarea imaginilor

Imediat dupa inventarea fotografiei in 1800 astronomii au atasat un aparat fotografic la un telescop pentru a fotografia luna .Acest lucru le-a permis sa inregistreze ceea ce vad . Astazi filmul fotografic din telescoape a fost inlocuit cu cipuri de silicon de marimea ungiei de la deget care sunt divizati in milioane de elemente de imagine numite pixeli care convertesc razele de lumina in sarcini electrice preluate de un calculator . Mozaicul rezultat format din pixeli intunecati si colorati formeaza imaginea .Aceste imagini sunt mult mai clare decat cele facute cu aparatul de fotografiat si imaginea este imediat salvata pe HDD-ul calculatorului .

II. Telescoape radio .

Radio astronomia a fost inventata in 1931 cand inginerul Karl Jansky de la laboratoarele Bell Telephones a descoperit cu ajutorul unei antene ca din centrul galaxiei noastre sunt emise unde radio . Aceasta a fost prima data cand cercetatorii au realizat ca undele radio pot veni de la surse neaflate pe Pamant . In anii care au urmat multe descoperiri majore in radio astronomie s-au produs similar prin coincidenta sau din intamplare de exemplu descoperirea galaxiilor active si a pulsarilor.

Designul unui telescop radio e similar cu cel al unui telescop optic dar telescoapele radio trebuie sa fie mai mari pentru ca functioneaza cu lungimi de unda mai lungi a radiatiei electromagnetice. Undele radio sunt de fapt intre 1 m si 1 km in lungime in timp ce undele de lumina vizibile sunt de numai 1 micrometru . Undele radio pot fi adunate intr-un punct mai usor decat cele vizibile datorita lungimii lor . Ca un rezultat suprafata telescoapelor radio nu trebuie sa fie asa de fina ca a celor optice .

Telescoapele radio au un avantaj fata de cele optice : semnalele radio pot fi detectate pe tot parcursul unei zile in timp ce radiatia electromagnetica a soarelui face imposibila observarea altor lungimi de unda in timpul zilei . Energia pe care o primesc telescoapele radio de la surse indepartate este mai mica decat energia eliberata cand un fulg de zapada loveste pamantul , de aceea aceste telescoape trebuie sa fie construite in vai unde nu pot ajunge undele radio artificiale . Cel mai mare telescop radio construit intr-o vale din Arecibo , Puerto Rico are un vas parabolic cu un diametru de 305 m .

Observatorul Arecibo este cel mai mare telescop stationar de pe Pamant . Pentru ca nu se misca acesta foloseste rotatia Pamantului pentru a receptiona unde dintr-un alt loc .

Radio - interferometria

Pentru a vedea obiecte la fel de detaliat ca vizionarea acestora cu telescopul optic un telescop radio ar trebui sa fie de 50 de ori mai mare mare decat cel de la Arecibo . Coordonand simultan semnale de la doua telescoape radio din diferite locatii astronomii creaza un telescop gigantic a carui putere este egala cu cea a unui telescop a carui diametru este distanta dintre cele doua telescoape . Daca se adauga mai multe telescoape puterea va creste si mai mult .

Unul dintre cei mai mari interferometri radio se afla langa Socorro , New Mexico . Este format dintr-un sir in forma de Y din 27 antene parabolice de 25 m diametru , formand 3 siruri a cate 21 km fiecare in lungime . Acest interferometru poate detecta obiecte de 1000 de ori mai clar decat un telescop optic care vede doar sursele care emit lumina . Un alt interferometru sunt si cele 10 antene parabolice diametrul de 25 m din Hawaii . Puterea acestuia este echivalenta cu un singur telescop de aproape 8000 km in diametru .

Interferometrul din Socorro

Telescopul Parkes din Australia a produs aceasta harta radio a Marelui Nor Magelanic . Aceasta galaxie mica , neregulara e vizibila

din emisfera sudica . Petele luminoase reprezinta regiuni de hidrogen ionizat care emit caldura .

III.Telescoapele cu infrarosu

Telescoapele cu infrarosu permit explorarea regiunii intunecate si pline cu praf a spatiului atat in interiorul galaxiri noastre cat si in afara acesteia . Ele permit dezlegarea misterelor despre nasterea stelelor , formarea sistemelor planetare , observarea cometelor si a atmosferelor a altor planete , observarea centrului galaxiei noastre si nasterea unor galaxii foarte indepartate.

In ciuda faptului ca vaporii atmosferici terestri absorb o parte din lumina rosie , cercetarile pot fi efectuate din locuri uscate aflate la altitudini mari sau din avioane . Cel mai bun loc pentru amplasarea unui astfel de telescop e in spatiu unde nu exista atmosfera .Telescoapele cu infrarosu folosesc designul de baza a unui telescop optic reflectator dar au un detector in focar care vede doar lumina infrarosie .

Pentru ca radiatia infra- rosie e produsa de caldura , semnalul unui telescop cu infrarosu poate fi contaminat de caldura atmosferei daca acesta e aflat pe pamant sau chiar de caldura produsa de el . Pentru a corecta aceste defecte telescoapele cu infrarosu au sisteme de racire sau iau date din locuri indepartate de obiectul studiat pentru a inregistra radiatia din fundal pe care apoi sa o scoata din imaginea finala .

Telescoapele cu infrarosu detecta radiasie cu lungimi de unda mai lungi decat lumina vizibila cu ochiul liber . Radiatia intra in telescop si se reflecta pe o oglinda mare asezata la baza telescopului si apoi pe una mai mica . Detectoarele si instrumentele de sub telescop inregistreza radiatia .

Telescop cu infrarosu

Imagine obtinuta cu ajutorul telescopului cu infrarosu . imaginea nu se poate vedea cu un telescop optic pentru ca lumina vizibila e blocata de praful din jurul stelelor care se nasc iar radiatia infrarosie nu.

IV. Telescopul cu ultraviolete

Telescoapele cu ultraviolete sunt similare cu telescoapele optice reflectatoare dar oglinzile lor au invelisuri speciale care reflecta lumina ultravioleta foarte bine . Aceste telescoape dau informatii despre gazul interstelar , stele tinere si regiunile gazoase ale galaxiilor active .

Unele dintre cele mai fierbinti stele din univers sunt vizibile in regiunea ultravioleta a spectrului . Totusi aceasta lumina e blocata de atmosfera terestra si poate fi studiata numai din spatiu . Intre 1980 si 1990 o serie de observatoare care orbitau Pamantul au explorat universul ultraviolet . Printre acestea a fost si telescopul Hubble .

Telescopul Hubble

Telescopul Hubble e un observator care orbiteaza in jurul planetelor . A fost lansat pe orbita in 1990 de catre naveta Discovery . Efectele

atmosferei sunt indepartate de faptul ca orbiteaza la 610 km deasupra Pamantului . A fost numit dupa astronomul american Edwin P. Hubble care a descoperit ca uiversul e in expansiune .

Edwin Hubble

Imagine a galaxiei M 100 facuta de telescopul Hubble . Acesta poate vedea obiecte aflate la 15 miliarde ani lumina departare

V. Telescopul cu raze x

Astronomia cu raze x a fost infiintata in 1960 cand au fost montati pe rachete de mare altitudine detectori cu raze x . Astronomii au fost surprinsi sa afle ca multe obiecte astronomice energetice emit raze x . Astronomia cu raze x a fost mult imbunatatita in 1970 de catre satelitul " U. S. Explorer 42 - care a facut o harta a razelor x a cerului .

Unele telescoape cu raze x sunt construite ca niste telescoape optice reflectatoare . Oglinda principala a acestora trebuie sa fie cilindrica . Razele x de la obiect ating oglinda la un unghi foarte mic incat abia il ating pt a fi reflectate in detector . Pentru a bloca raze x care nu vin de la sursa observata majoritatea detectorilor sunt inconjurati de un cilindru din lumb care le absoarbe.

Imagine in raze x a soarelui . Gazele fierbinti din soare produc raze x care sunt detectate de telescoape cu raze x .

VI. Telescopul cu raze gama

Razele gama sunt radiatii electromagnetice cu lungimi de unda chiar mai scurte decat razele x . Unele dintre cele mai catastrofice evenimente din univers cum ar fi coliziunile intre stele neutronice sau gaurile negre emit in spatiu raze gama de mare energie. Acestea nu pot penetra atmosfera terestra trebuie sa fie observate din spatiu . La inceputul anilor 90 obsevatorul cu raze gama Compton a descoperit ca razele gama sunt distribuite simetric in spatiu . De aceea se crede ca acestea provin de la evenimente astronomice foarte puternice care au loc in interiorul galaxiilor.

Telescoapele cu raze gama sunt construite din 2 sau mai multi detectori cu raze gama in linie . Un detector e activat oricand o raza gama trece prin el indoferent de directia in care trece raza .Pentru a observa razele gama de la o anumita sursa se pun cel putin 2 detectori in linie indreptati spre sursa si numai o raza gama de la acea sursa va trece prin amandoi .

Razele gama intra prin detectorul de particule incpcate si trec prin straturi de materiale care transforma raza in electroni si pozitroni. Acestia au sarcini electrice care produc scantei cand particulele trec prin camerele de scantei . Detectoarele de lumina de sub telescop inregistreaza aceste scantei.

Istoria telescopului .

Principiul optic fundamental al telescopului a fost descris pentru intaia oara de cercetatorul britanic Roger Bacon in secolul 13 . Magicianul olandez Hans Lippershey e creditat pentru inventia telescopului in anul 1608 cand a descoperit ca un obiect distant aparea mult mai apropiat cand era vizionat printr-o lentila concava si o lentila convexa tinuta in fata ei .El a montat lentilele intr-un tub pentru a construi primul telescop .

Primele telescoape nu erau folosite pentru observarea cerului ci erau folosite in scopuri militare , pentru a detecta armatele care avansau sau vapoarele . Stirea despre descoperirea telescopului a fost s-a raspandit rapid in Europa . Tehnicile de lustruire a sticlei cunoscute inca din secolul 13 au facut usoara construirea si dezvoltarea telescopului . Istoricii il crediteaza pe omul de stiinta italian Galileo Galilei cu prima folosire a telescopului pentru observarea obiectelor ceresti. Acesta a folosit in 1609 un telescop facut de el isusi cu care putea mari obiectele de 20 de ori . El a descoperit 4 luni care orbitau in jurul planetei Jupiter . In anul urmator el a descoperit ca Calea

Lactee are milioane de stele , a vazut petele negre de pe suprafata Soarelui si a facut o harta a Lunii .

Astronomul Galileo Galilei sustinea ca Pamantul se roteste in jurul Soarelui , idee care era in contradictie cu cea a Bisericii Romano - Catolice care credea ca Pamantul e centrul universului .

In 1984 biserica a recunoscut ca a gresit in privinta acestui lucru.

Telescopul a facut un important pas in secolul 17 cand astronomul scotian James Gregory a inventat telescopul reflectator. Matematicianul englez Isac Newton a fost primul care a construit un astfel de telescop in 1688 . Astronomii au descoperit ca telescoapele reflectatoare produc imagini mai clare pentru ca oglinzile folosite de acestea puteu fi mult mai mari decat lentilele telescoapelor refractaoare . Primele oglinzi de telescop erau acoperite cu un aliaj de cupru si cositor.

In curand au inceput sa fie construite oglinyi din ce in ce mai mari . La mijlocul secolului 18 astronomul irlandez William Parson a construit un telescop de 180 cm in Irlanda cu care putea vedea nebuloasele ca niste pete neclare de lumina care contineau indicii despre un univers mult mai complex decat se credea in vremea lui. Telescopul lui Parson a ramas cel mai mare telescop din lume pana la construirea telescopului Hooker de 254 cm de pe muntele Wilson in S.U.A. in 1917. Acesta era destul de puternic pentru a observa stele in galaxii invecinate aducand dovada ca galaxia noastra este doar una din galaxiile care umplu universul .

In 1950 telescopul Hale a fost deschis si a ramas cel mai bun telescop al lumii pentru aproape jumatate de secol . A fost folosit pentru a face masurari ale expansiunii universului si a descoperit noi fenomene cum ar fi quasarii.Lansarea de catre Japonia a programului de observare a spatiului a creat un telescop radio mai mare ca Pamantul . Satelitul lansat si cele 40 telescoape aflate pe Pamant combina semnale pentru a forma imagini de 3 ori mai clare decat era posibil pana acum .