نجوم

از ویکی نجوم
پرش به: ناوبری، جستجو

نجوم یا اخترشناسی (Astronomy) علم بررسی موقعیت، تغییرات، حرکت و ویژگی‌های فیزیکی شیمیایی پدیده‌های آسمانی از جمله ستارگان، سیارات، دنباله‌دارها، کهکشان ها و پدیده‌هایی مانند شفق قطبی و تشعشعات پس زمینه‌ای فضا است که منشاء آنها در خارج از جو زمین قرار دارد. این رشته با رشته‌هایی مانند فیزیک، شیمی و فیزیک حرکت ارتباط تنگاتنگ دارد و همچنین با رشتهٔ فضاشناسی فیزیکی (پیدایش و تکامل جهان) ارتباط نزدیکی دارد.

اگر تنها ستارگان مورد مطالعه قرار بگیرند به آن ستاره‌شناسی (Stellar Astronomy) گفته می‌شود.

اخترشناسی یکی از قدیمی‌ترین علوم است. اخترشناسان در تمدن‌های اولیه بشری به دقت آسمان شب را بررسی می‌کردند و ابزارهای ساده اخترشناسی از همان ابتدا شناخته شده بودند. با اختراع تلسکوپ، تحولی عظیم در این رشته ایجاد شد و دوران اخترشناسی جدید آغاز گردید.

در قرن ۲۰، رشته اخترشناسی به دو رشته اخترشناسی شهودی و فیزیک کیهان نظری تبدیل شد. در اخترشناسی شهودی به دنبال جمع آوری داده‌ها و پردازش آنها و همچنین ساخت و نگهداری ابزارهای اخترشناسی هستیم. در فیزیک کیهان نظری به دنبال کسب اطمینان از صحت نتایج به دست آمده از مدل‌های تحلیلی و تحلیل‌های کامپیوتری هستیم. این دو رشته در کنار یکدیگر رشته‌های کامل را ایجاد می‌کنند که اخترشناسی نظری نام دارد و به دنبال توصیف یافته‌های شهودی است. با استفاده از یافته‌های اخترشناسی می‌توان نظریه‌های بنیادین فیزیک مانند نظریه نسبیت عام را آزمایش کرد. در طول تاریخ، اخترشناسان آماتور در بسیاری از کشف‌های مهم اخترشناسی نقش داشته‌اند و اخترشناسی یکی از محدود رشته‌هایی است که در آن افراد آماتور نقشی بسیار فعال دارند و مخصوصاً در کشف و مشاهده پدیده‌های گذرا و محلی امیدوارکننده ظاهر شده‌اند. علم اخترشناسی مدرن را نباید با علم احکام نجوم (طالع‌بینی یا اخترگویی) مقایسه کنید چرا که در طالع‌بینی یا اخترگویی اعتقاد بر آن است که امور انسان‌ها با موقعیت اشیاء سماوی در ارتباط است.

اخترشناسی رادیویی[ویرایش]

این اکتشاف که بعضی از اجسام موجود در فضا انرژی رادیویی گسیل میکنند،به صورتی غیر منتظره تحقق یافت.در سال 1931 کارل جانسکی،از پژوهشگران بل تلفن لابراتوریز،در جست و جوی منبعی بود که در مدارهای رادیو تلفنی دو سوی اقیانوس اطلس ایجاد تداخل صوتی هیس مانندی می کرد.ابتدا این نکته او را گیج کرده بود که این تداخل هر روز تقریبا چهار دقیقه زودتر اتفاق می افتاد.او با مراجعه به یک کتاب درسی مقدماتی اخترشناسی پی برد که هر ستاره یا کهکشان معین،به علت گردش زمین به دور خورشید،هر شب ظاهرا چهار دقیقه زودتر طلوع می کند.وی با در نظر گرفتن این واقعیت، به درستی نتیجه گیری کرد که منبع این انرژی رادیویی خارج از زمین است.در واقع،محل منبع تداخل یاد شده در جایی نزدیک به مرکز کهکشان راه شیری،در صورت فلکی قوس است.

اخترشناسان حرفه ای در بدو امر به توان بالقوه عظیم اخترشناسی رادیویی پی نبردند. در عوض یک اخترشناس آماتور به نام گروت ربر در سال 1936 برای نخستین بار تلسکوپی ساخت که برای جمع اوری سیگنال های رادیویی،که از فراسوی زمین ارسال می شوند،طراحی شده بود.او نه تنها منبعی را که جانسکی یافته بود تایید کرد،بلکه برای نخستین بار نقشه ای از سایر منابع قوی تابش رادیویی فراهم آورد.

در جریان جنگ دوم جهانی در زمینه رادیو و رادار گام های تکنیکی بلندی برداشته شد،و بلافاصله پس از جنگ این تکنولوژی به کشف غالب اجسامی کشانده شد که در آسمان بخش رادیویی طیف را تابش میکردند.ربر قبلا یک بشقاب سهمی وار برای جمع آوری انرژی ساخته بود.و در صدد کامل کردن راهی بود که این انرژی متمرکز شده در کانون را تقویت کند.تکمیل تقویت کننده ای که خود صدای مزاحمی ایجاد نکند ضروری بود،زیرا سیگنال های رادیویی که از اجسام آسمانی گسیل می‌شد خود پارازیت رادیویی بسیار بسیار ضعیفی است و به سهولت در میان صداهای مزاحمی که توسط وسایل انسان ساز به وجود می آید،محو می شود.برای چنین تقویت کننده کم صدایی از یک"میزر"استفاده می‌شود که با فرو بردن در هلیم مایع،تقریبا در دمای 270˚C- ،یعنی سردترین دمایی که انسان به آن دست یافته است،نگهداری می‌شود.در میزر سیگنال رادیویی ضعیف یک رشته گذار های الکترونی به ترازهای پایینتر موجود در اتمها را که پیوسته در حال برانگیختگی اند،راه اندازی می‌کند.به این ترتیب سیگنال رادیویی اصلی را تقویت می کند،بدون آنکه صدای مزاحم بسیار زیادی از خودش ایجاد کند.

چون انرژی رادیویی امواج بلندتری دارد،تلسکوپ رادیویی را می‌توان از فولاد ساخت و به آسانی آن را با ورقه های فلزی متخلخل پوشاند.به این ترتیب،ساختن مدلهای بسیار بزرگ،مانند آنتن متحرک 64m گلداستون در کالیفرنیا،یا آنتن ثابت 350m در آرسیبوی پرتوریکو،امکان پذیر شد.

در آرسیبو،در ناحیه ای کوهستانی،فرورفتگی طبیعی تقریبا کروی شکلی یافت شد که به کمک بولدوزر به شکل مطلوب در آمد.و یک بازتاب کننده مدور از ورقه های فلزی متخلخل که شکلی سهموی داشتند ساخته شد.سپس یک جمع کننده (کلکتور)خطی به وسیله ی تعدادی کابل بالای سر آن به طور معلق نصب شد.این تلسکوپ رادیویی ثابت،از لحاظ "دید" ثابت نیست،زیرا با چرخش زمین آنتن آن هر روز مسیر وسیعی را در آسمان می روبد.جمع کننده ی کانونی بالای سر آن را نیز می‌توان به شمال چرخاند،بنابراین از نقطه جنوبی تری،تا زاویه ای حدود 20˚ از سمت الراس،انرژی جمع آوری می‌کند.به همین طریق کانون را می‌توان تا حدود 20˚ از سمت الراس به طرف جنوب جابه جا کرد تا از نقطه شمالیتری انرژی جمع آوری کند.بنابراین،بخش بسیار مهمی از آسمان را در بر میگیرد.

تلسسکوپ رادیویی را روز و شب،در هوای ابری و صاف می‌توان به کار برد.این تلسکوپ می‌تواند به نواحی وسیعی از کهکشان ما،که قبلا از پشت ابر و غبار از دید تلسکوپ نوری پنهان می ماند نفوذ کند.اخترشناسی که با تلسکوپ نوری کار می‌کند همواره از زمینه "آلودگی"نوری که مانع رویت ستاره های کم نور می‌شود در عذاب است،حال آنکه اخترشناس رادیویی عملا با تابش نور زمینه برخوردی ندارد تا نگران آن باشد.گرچه گاهی از تداخل امواج ناشی از استارت اتومبیل های آن حوالی یا ایستگاههای رادیویی نزدیک به زحمت می افتد. قدرت تفکیکی تلسکوپ رادیویی کم است.یعنی تعیین محل دقیق منابع رادیویی در آسمان دشوار است.

اگر طول موج انرژی دریافت شده 10cm باشد،200000 برابر میانگین طول موج نور خواهد بود.پس برای آنکه همان قدرت تفکیک یک تلسکوپ نوری مفروض را به دست آوریم،باید قطر تلسکوپ رادیویی 200000 برابر(یعنی بالغ بر ده ها کیلومتر)باشد.هیچ تک آنتنی را به این اندازه نمی‌توان ساخت.<ref name="multiple1">کتاب نجوم دینامیکی / نوشته رابرت تی دیکسون / ترجمه احمد خواجه نصیر طوسی </ref>


اخترشناسی راداری[ویرایش]

اینجا بحث ما پیرامون دریافت سیگنالهای رادیویی متمرکز بود که از اجسام در فضا تولید می شوند. اما ممکن است سیگنال رادیویی را به سوی جسمی در فضا بفرستیم و سپس پژواک یا بازتاب آن را که به زمین باز می گردد، دریافت کنیم. این فرایند را اخترشناسی راداری می نامیم می‌توان برای این منظور از یک تک تلسکوپ رادیویی بهره گرفت. چون سرعت سیر سیگنال رادیویی کمیت معلومی است،مدت زمان لازم برای آن که یک سیگنال رادیویی به سیاره ی معینی برسد و پس از بازگشت در زمین دریافت شود، فاصلۀ زمین تا آن سیاره را به دست می دهد. با تحلیل انتقالهای دوپلری در سیگنال بازتابیده، انواع اطلاعات دیگری درباره سرعت سیاره، چرخش آن ، منحنیهای تراز سطح سیاره و مانند آنها را می‌توان به دست آورد. مثلا، با استفاده از اختر شناسی راداری توانسته اند به درون ابر های زهره نفوذ کنند و به نخستین اطلاعات در خصوص سرعت این سیاره، جهت چرخش آن و سیمای سطح آن، دست یابند. دورترین پژواک راداری از حلقه های زهره دریافت شده است. مسافت رفت و برگشت یک سیگنال راداری تقریبا 3 بیلیون کیلومتر بوده است.<ref name="multiple1">کتاب نجوم دینامیکی / نوشته رابرت تی دیکسون / ترجمه احمد خواجه نصیر طوسی </ref>


اختر شناسی فروسرخی[ویرایش]

تکوین اختر شناسی فرو سرخی تقریبا 30 سال از اختر شناسی رادیویی عقب ماند.علت این امر آن بود که هیچ کس نتوانسته بود دستگاه آشکار سازی را کامل کند که بتواند فوتونهای فروسرخ یک منبع معین را بشمرد.

طول موج تابش فروسرخ میان طول موجهای رادیویی و نور سرخ است، و هر فوتون فروسرخ نسبت به فوتون های فرابنفش یا پرتوx حامل انرژی بسیار کمی است.یک تلسکوپ نوری استاندارد را می‌توان برای جمع آوری انرژی فروسرخ به کار گرفت اما آشکار ساز مناسبی لازم است که در سطح کانونی آن مستقر شود.

آشکار سازهای گوناگونی برای دریافت امواج فروسرخ طراحی شده اند؛ در یکی از ۀنها نور رسانای سرب سولفید مورد استفاده قرار گرفته است. به ازای برخورد هر فوتون فروسرخ به این سلول سرب سولفید ، جریان الکتریکی ضعیفی پدید می آید. هر قدر انرژی فروسرخ بیشتری به این سلول برسد، جریان الکتریکی قویتری به وجود می آید؛از این رو جریان الکتریکی تولید شده مقیاسی برای انرژی فروسرخ دریافت شده است.اما در طرح این آشکار سازها اصلاحات چشمگیری به عمل آمده است.

آخرین آشکار ساز،وسیلۀبار-جفت شده یا"ccd" نامیده می شود،که یکی از وسایل معجزه گر عصر الکترونیک به شمار می آید، تراشه ای سیلیسیمی را به ابعاد 1.5 در 1.5 اینچ تصور کنید که 800 ردیف به شمارنده فوتون و هر ردیف نیز خودش 800 شمارنده با آرایشی شبیه به صفحۀ شطرنج داشته باشد. چنین آرایشی 640000 شمارندۀ فوتون (به نام پیکسل )روی این "تراشه" کوچک به وجود می آورد. هر پیکسل می‌تواند فوتونهای منفرد را آشکار کند و تعداد برخورد آنها در ثانیه را بشمرد. برون داد هر پیکسل به طور تک تک به یک کامپیوتر خورانده و در آن ذخیره می‌شود.

به طوری که می‌توان آن را در هر دورۀ زمانی معین گرد آوری کرد. در این صورت کامپیوتر می‌تواند "تصویر" مرکبی از آنچه که تلسکوپ در طول موجهای فرو سرخ می بیند،تولید کند و تصویری مرئی بر پرده تلویزیون ایجاد کند. در واقع،علاوه بر طول موج فروسرخ،گسترۀ وسیعی از طول موج ها ممکن است باccd آشکار شوند.

در میان چیزهای بسیار جالبی که تقریبا منحصرا با فرو سرخ آشکار سازی شده اند، ستارگان در حال تشکیل و ستارگان در حال مردن اند. این اجرام غالبا در ابرهایی از گاز و غبار چنان احاطه شده اند که در نور مرئی کاملا نا پیدا هستند. دانه های غبار نوعا طول موجهای کوتاه تره نور،به ویژه طول موجهای فرابنفش، را جذب و انرژی آن ها را به صورت طول موج های طویلتر فروسرخ گسیل میکنند. اخترشناسان در پوسته های گاز و غباری که از ستاره های در حال مردن و نابودی گسیل می شوند، عتاصر سنگینتری یافته اند که به نظر آنان در هسته های این ستارگان تولید شده اند-بعضی از این عناصر،شکل مولکولهای آلی را به خود می گیرند که پیدایش حیات در عالم را میسر می‌کند. بخار آب موجود در جو زمین مقدار زیادی از تابش فرو سرخ (IR) را جذب می‌کند. بنابراین، دسترسی به فراسوی جو،دست کم به بخشی از آن، برای ما فایدۀ بسیاری دارد. پیشتر گفتیم که چند تلسکوپ فرو سرخ در قلۀ کوه مائوناکی،در هاوایی،نصب شده اند. این تلسکوپ ها شباهت بسیاری با تلسکوپ رصدخانه های دیگر دارند، اما وقتی میخواهیم امواج فروسرخ را آشکارسازی کنیم، مشکل تازه ای بروز می‌کند.تقریبا همه چیز از جمله خود تلسکوپ، گنبد رصد خانه، حتی خود اخترشناس ، انرژی فروسرخ تابش میکنند.بنابراین لازم است در برابر این منابع گرمایی خارجی برای آشکارساز حفاظتی ایجاد کنیم.به همین دلیل عموما آشکار ساز های فروسرخ را در دمای بسیار پائین (270-درجه سانتی گراد)،یعنی تنها چند درجه بالای صفر مطلق، نگهداری میکنند.

یکی از راههای نسبتا پر هزینه انتقال تلسکوپ فروسرخ به ارتفاعی نسبتا بلند، حمل آن به وسیله ی هواپیمایی است به نام رصدخانۀ هوابرد کویپر(KAO) است که در ارتفاعی بالای 12 کیلومتری( 40000 پا) ،فراتر از 99 درصد بخار آب موجود در جو، پرواز می کند. این هواپیما نوع تغییر یافتۀ و اصلاح شدۀ هواپیمای لاک هید 141-C است که به یک تلسکوپ 91 سانتی (36 اینچی) مجهز شده است. این وسیله، که به حمایت ناسا پدید آمده،برای تحقیق در تعدادی از طول موجهای فروسرخ تا فرابنفش به کار گرفته می شود.

یکی از پیشرفت های چشمگیر در اخترشناسی فروسرخ با پرتاب ماهواره ای به نام IRAS (ماهوارۀ اخترشناسی فروسرخ) (شکل2-62) حاصل شد. این ماهواره حامل یک تلسکوپ 60cm ابر سرد است که در دمای 271- درجه سانتی گراد کار می‌کند و یک ccd در سطح کانونی آن سوار شده است. با تلاش مشترک ایالات متحده،هلند و انگلستان و همکاری گروهی بیش از 150 دانشمند و مهندس، نتایج رصد های اولیه فوق انتظار بود ، به طوری که هزاران منبع فروسرخ جدید آشکار شد. برخی از آنها معتقدند که در درون یک سحابی تیره تولد ستاره دیده می‌شود و نشانه های اولیۀ تشکیل منظومۀ شمسی دیگری فراهم است. آنچنانکه تقریبا با توجه به هر تلسکوپ مداری (سوار بر ماهواره) می‌توان گفت،این است که بر برآورد کردن ارزش بیش از حد این دستگاه به عنوان یک ابزار تحقیقاتی، نا ممکن است.

وسیلۀ بار- جفت شده انقلابی در اخترشناسی برپا کرده است. امروزه، دسترسی به وسیله های بار جفت شدۀ بزرگتر که بر هر تک آشکارساز آن میلیونها پیکسل داشته باشد، امری غیر عادی نیست. با چنین دستگاه هایی جزئیات بیشتری در میدان دید وسیعتر امکانپذیر خواهد بود.<ref name="multiple1">کتاب نجوم دینامیکی / نوشته رابرت تی دیکسون / ترجمه احمد خواجه نصیر طوسی </ref>

اخترشناسی فرابنفش[ویرایش]

همواره بزرگترین مانع آشکارسازی تابش در بخش فرابنفش طیف، جو زمین بوده است. موفقیت در این زمینه با استفاده از موشکها و یک دسته از ماهواره های مداری حاصل شد، که جدیدترین آنها کاوشگر فرابنفش بین المللی (IUE) ،اقدام مشترک امریکا و انگلستان است. این ماهواره در مداری همگام با زمین (زمینگرد) قرار داده شده، به طوری که بر بالای مرکز پرواز فضایی گدارد ناسا در مریلند ساکن به نظر می رسد. وسایل نوری مخصوصی که در سطح آن قرار داده شده طوری طراحی شده اند که طیف فرابنفش ستاره ها و مولکولهای بین ستاره ای را با قدرت تفکیکی عالیتر از آنچه پیش از آن تحقق یافته بود، آشکار سازی می‌کند. این ماهواره در واقع از طیف عکس نمی گیرد ، بلکه با روبیدن طول موجهای گوناگون منبع تعداد فوتونها را می خواند و ثبت می کند. گودیهای این نمودار با ویژگیهای جذب در طیف مرئی متناظر است. تابش فرابنفش نوعا با اجسام بسیار داغ، مانند ستاره هایی با دمای سطحی 50000 یا 100000 کلوین یا ابرهای گازی میان ستاره ها،توأم است.<ref name="multiple1">کتاب نجوم دینامیکی / نوشته رابرت تی دیکسون / ترجمه احمد خواجه نصیر طوسی </ref>

منبع[ویرایش]

<references/> ویکی پدیا فارسی[۱]