Instrumente astronomice – Telescoape

 Figura 6.1 Telescopul spațial Hubble (HST). Impresia acestui artist arată Hubble deasupra Pământului, cu panourile solare dreptunghiulare care îi asigură puterea, văzute în stânga și în dreapta.

Dacă te uiți la cer când ești departe de luminile orașului, pare că există un număr copleșitor de stele acolo sus. În realitate, doar aproximativ 9000 de stele sunt vizibile cu ochiul liber (din ambele emisfere ale planetei noastre). Lumina de la majoritatea stelelor este atât de slabă încât până ajunge pe Pământ nu mai poate fi detectată de ochiul uman. Cum putem afla despre marea majoritate a obiectelor din univers pe care pur și simplu ochii noștri nu le pot vedea?

În secolul al XX-lea, explorarea noastră a spațiului a făcut posibilă detectarea radiațiilor electromagnetice la toate lungimile de undă, de la raze gamma până la unde radio. Diferitele lungimi de undă transportă diferite tipuri de informații, iar aspectul oricărui obiect dat depinde adesea de lungimea de undă la care sunt făcute observațiile.

Există trei componente de bază ale unui sistem modern de măsurare a radiațiilor din surse astronomice. În primul rând, există telescoapele, care servesc drept „găleată” pentru colectarea luminii vizibile (sau a radiațiilor la alte lungimi de undă, așa cum se arată în (Figura 6.2). Așa cum puteți prinde mai multă ploaie cu un coș de gunoi decât cu o ceașcă de cafea, telescoapele mari adună mult mai multă lumină decât o poate ochiul nostru. În al doilea rând, există instrumente atașate la telescoape care sortează radiațiile primite după lungimea de undă. Uneori sortarea este destul de grosieră. De exemplu, s-ar putea să dorim pur și simplu să separăm lumina albastră de lumina roșie astfel încât să putem determina temperatura unei stele. Dar alteori, dorim să vedem linii spectrale individuale pentru a determina din ce este alcătuit un obiect sau pentru a măsura viteza acestuia (după cum este explicat în capitolul Radiații și spectre). În al treilea rând, avem nevoie de un tip de detector, un dispozitiv care să detecteze radiația în regiunile de lungime de undă pe care le-am ales și să înregistreze permanent observațiile.

Figura 6.2 Regiunea Orion la diferite lungimi de undă. Aceeași parte a cerului arată diferit atunci când este observată cu instrumente care sunt sensibile la diferite benzi ale spectrului. (a) Lumină vizibilă: aceasta arată o parte a regiunii Orion așa cum o vede ochiul uman, cu linii punctate adăugate pentru a arăta figura vânătorului mitic, Orion. (b) Raze X: aici, vederea subliniază sursele punctiforme de raze X din apropiere. Culorile sunt artificiale, trecând de la galben la alb la albastru odată cu creșterea energiei razelor X. Stelele luminoase și fierbinți din Orion sunt încă văzute în această imagine, dar la fel sunt multe alte obiecte situate la distanțe foarte diferite, inclusiv alte stele, corpuri stelare și galaxii la marginea universului observabil. (c) Radiația infraroșie: aici vedem în principal praful strălucitor din această regiune.)

Istoria dezvoltării telescoapelor astronomice este despre modul în care noile tehnologii au fost aplicate pentru a îmbunătăți eficiența acestor trei componente de bază: telescoape, dispozitivul de sortare a lungimii de undă și detectoare. Să ne uităm mai întâi la dezvoltarea telescopului.

Multe culturi antice au construit locuri speciale pentru observarea cerului (Figura 6.3). La aceste observatoare antice, ei puteau măsura pozițiile obiectelor cerești, mai ales pentru a ține evidența orei și datei. Multe dintre aceste observatoare antice aveau și funcții religioase și rituale. Ochiul era singurul dispozitiv disponibil pentru a colecta lumina, toate culorile din lumină erau observate deodată, iar singura înregistrare permanentă a observațiilor a fost făcută de ființele umane care scriau sau schițau ceea ce vedeau.

Figura 6.3 a) Două observatoare pre-telescopice. (a) Machu Picchu este un sit inca din secolul al XV-lea situat în Peru. (b) Stonehenge, un sit preistoric (3000–2000 î.e.n.), este situat în Anglia. (Credit Pixabay)

În timp ce Hans Lippershey, Zaccharias Janssen și Jacob Metius sunt toți creditați cu invenția telescopului în jurul anului 1608 – solicitând brevetele la câteva săptămâni unul de celălalt -, Galileo a fost cel care, în 1610, a folosit acest tub simplu cu lentile (pe care l-a numit lunetă) pentru a observa cerul și a aduna mai multă lumină decât ar fi putut doar ochii lui. Chiar și micul său telescop – folosit de-a lungul multor nopți – a revoluționat ideile despre natura planetelor și poziția Pământului.

Sursa: Astronomy 2e, by OpenStax, access for free at https://openstax.org. ©2020 Rice University, licența CC BY 4.0. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu, © 2022 MultiMedia Publishing