6: الأدوات الفلكية

Last updated
Save as PDF

Page ID: 197153

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

إذا نظرت إلى السماء عندما تكون بعيدًا عن أضواء المدينة، يبدو أن هناك عددًا هائلاً من النجوم هناك. في الواقع، لا يمكن رؤية سوى حوالي 9000 نجمة بالعين المجردة (من نصفي الكرة الأرضية لكوكبنا). الضوء الصادر من معظم النجوم ضعيف جدًا لدرجة أنه بحلول الوقت الذي يصل فيه إلى الأرض، لا يمكن أن تكتشفه العين البشرية. كيف يمكننا التعرف على الغالبية العظمى من الأشياء في الكون التي لا تستطيع أعيننا المجردة رؤيتها ببساطة؟

في هذا الفصل، نوضح الأدوات التي يستخدمها علماء الفلك لتوسيع رؤيتهم إلى الفضاء. لقد تعلمنا تقريبًا كل ما نعرفه عن الكون من دراسة الإشعاع الكهرومغناطيسي، كما تمت مناقشته في الفصل الخاص بالإشعاع والطياف. في القرن العشرين، أتاح استكشافنا للفضاء اكتشاف الإشعاع الكهرومغناطيسي في جميع الأطوال الموجية، من أشعة جاما إلى موجات الراديو. تحمل الأطوال الموجية المختلفة أنواعًا مختلفة من المعلومات، وغالبًا ما يعتمد مظهر أي كائن معين على الطول الموجي الذي تتم عنده الملاحظات.

6.1: التلسكوبات
يجمع التلسكوب الضوء الخافت من المصادر الفلكية ويجعله موضع تركيز. ثم يتم توجيه الضوء إلى كاشف، حيث يتم عمل سجل دائم. تتحدد قدرة التلسكوب على جمع الضوء من خلال قطر الفتحة، أو الفتحة، أي بمساحة العدسة أو المرآة الأكبر أو الرئيسية. العنصر البصري الأساسي في التلسكوب هو إما عدسة محدبة (في تلسكوب منكسر) أو مرآة مقعرة (في عاكس) تجلب الضوء إلى التركيز.
6.2: التلسكوبات اليوم
أدت التقنيات الجديدة لإنشاء ودعم المرايا خفيفة الوزن إلى بناء عدد من التلسكوبات الكبيرة منذ عام 1990. يجب اختيار موقع المرصد الفلكي بعناية من أجل الطقس الصافي والسماء المظلمة وبخار الماء المنخفض والرؤية الممتازة للغلاف الجوي (الاضطرابات الجوية المنخفضة). تتدهور دقة تلسكوب الضوء المرئي أو الأشعة تحت الحمراء بسبب الاضطراب في الغلاف الجوي للأرض. يمكن لتقنية البصريات التكيفية إجراء تصحيحات لهذا الاضطراب.
6.3: أجهزة كشف الضوء المرئي والأدوات
تشمل أجهزة الكشف عن الضوء المرئي العين البشرية والأفلام الفوتوغرافية والأجهزة المقترنة بالشحن (CCD). يجب تبريد أجهزة الكشف الحساسة للأشعة تحت الحمراء إلى درجات حرارة منخفضة جدًا لأن كل شيء في التلسكوب وبالقرب منه يصدر موجات الأشعة تحت الحمراء. يقوم مقياس الطيف بتشتيت الضوء إلى طيف ليتم تسجيله للتحليل التفصيلي.
6.4: التلسكوبات الراديوية
التلسكوب الراديوي هو في الأساس هوائي راديو متصل بجهاز استقبال. يمكن الحصول على دقة محسنة بشكل كبير باستخدام مقاييس التداخل، بما في ذلك صفائف مقياس التداخل مثل VLA المكون من 27 عنصرًا و ALMA المكون من 66 عنصرًا. من خلال التوسع إلى مقاييس التداخل الأساسية الطويلة جدًا، يمكن لعلماء الفلك الراديوي تحقيق درجات دقة تصل إلى 0.0001 قوس ثانية. يتضمن علم الفلك الراداري الإرسال والاستقبال. أكبر تلسكوب رادار يعمل حاليًا هو وعاء يبلغ طوله 305 مترًا في أريسيبو.
6.5: ملاحظات خارج الغلاف الجوي للأرض
يتم إجراء الملاحظات بالأشعة تحت الحمراء باستخدام التلسكوبات على متن الطائرات وفي الفضاء ومن المرافق الأرضية على قمم الجبال الجافة. يجب إجراء الملاحظات فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما من فوق الغلاف الجوي. تم نقل المراصد المدارية للمراقبة في هذه النطاقات من الطيف. التلسكوب ذو الفتحة الأكبر في الفضاء هو تلسكوب هابل الفضائي، وأهم تلسكوب بالأشعة تحت الحمراء هو سبيتزر.
6.6: مستقبل التلسكوبات الكبيرة
توجد تلسكوبات جديدة وأكبر حجمًا على لوحات الرسم. من المقرر حاليًا إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي، الذي يخلف هابل بطول 6 أمتار، في عام 2018. يخطط علماء الفلك في أشعة جاما لبناء CTA لقياس أشعة جاما النشطة للغاية. يقوم علماء الفلك ببناء LSST للمراقبة من خلال مجال رؤية غير مسبوق وجيل جديد من تلسكوبات الضوء المرئي/الأشعة تحت الحمراء بفتحات يتراوح قطرها من 24.5 إلى 39 مترًا.
6.E: الأدوات الفلكية (تمارين)

الصورة المصغّرة: يُظهر انطباع هذا الفنان هابل فوق الأرض، مع الألواح الشمسية المستطيلة التي تزوده بالطاقة التي تُرى إلى اليسار واليمين.