mohamad.s
05-21-2011, 02:24 PM
تلسكوپ فضايي هابل چيست ؟
تلسكوپ فضايي هابل دقيقا چيست؟ چرا به اين اندازه استثنايي است؟ چگونه اين چنين عكس هاي شگفت انگيزي مي گيرد وما كجا مي توانيم آنها را ببينيم؟ما به طور دقيق به بررسي اين وسيله اي كه انقلابي را در ستاره شناسي و نجوم پيش آورد مي پردازيم.
مشكل بزرگ تلسكوپ هاي مستقر در زمين اين بود كه مشاهده ي نور ستاره هاي دور دست قبل از اينكه از اتمسفر زمين بگذرند ممكن نبود-از كنار ابر ها و آب و هوا-و اتمسفر زمين كه مكان غليان است-با گرد و غبار وهواي گرمي كه جريان دارد و به بالا صعود مي كندو هواي سرد با نزول به سمت زمين مي آيد و آب ها بخار مي شوند.
همه ي اين عوامل باعث مي شوند كه عكس هاي ستارگان تيره و غير دقيق از آب در بيايند و فوايد تلسكوپ هاي زميني را محدود كنند.
در سال 1946يك متخصص فيزيك نجومي با نام دكتر لمن اسپيتزر(1997-1914)پيشنهاد داد كه تلسكوپي در فضا مي تواندعكس هاي واضح تري را از چيز هاي دورتربگيرد كه تلسكوپ هاي زميني قادر به آن نمي باشند.اين يك ايده ي عصباني كننده بود با توجه به اين كه هنوز هيچ موشكي به فضاي خارجي پرتاب نشده بود.به عنوان مثال برنامه هاي فضايي ايلات متحده ي آمريكا در سالهاي بين 1960 و 1970 توسعه يافت و برتري پيدا كرد.اسپيتزر در ناسا و همايش توسعه دادن تلسكوپ هاي فضايي سخن راني كرد.در سال 1975 آژانس فضايي اروپاو ناسا شروع به توسعه دادن تلسكوپ هاي فضايي كردند.در سال1997مجلس براي تلسكوپ هاي فضايي بودجه اي را تصويب كردو ناسا با يك شركت درجه يك قرار داد بست و پيمان كاري براي سركشي كردن به ساختمان آنها انتخاب كرد.
در سال 1983 تلسكوپ فضايي به نام ستاره شناس آمريكائي ادوين هابل نام گذاري شد.هابل كسي بود كه با مشاهداتي بر روي ستاره هاي متغيير در كهكشان هاي ديگر مطمئن شد كه جهان در حال انبساط و بزرگ شدن است كه نظيريه ي مهبانگ يا انفجار اوليه در عالم را تائيد مي كرد.ساخت تلسكوپ فضايي هابل 8سال به طول انجاميد.
اين تلسكوپ بيش از چهار صد هزار قطعه داردو بالغ بر بيست و شش هزار مايل سيم كشي الكتريكي دارد.
تلسكوپ فضايي هابل 50 بار حساس تر از تلسكوپ هاي زميني است و همچنين 10 بار دقيق تر و تفكيك پذير تر از تلسكوپ هاي زميني است.بعد از تاخيري طولاني وبدهي- تلسكوپ فضايي هابل در سال 1990 در مدارش قرار گرفت.
لسكوپ فضايي هابل (hst) از بسياري جهات توانمندترين تلسكوپ اپتيكي است كه تا كنون ساخته شده است. اين تلسكوپ بزرگترين تلسكوپ نيست، آينه اصلي آن با قطر 2.4 متر در مقايسه با تلسكوپ كك در هاوايي كه 10 متر قطر دارد كوچكتر است. ولي اين تلسكوپ ، كه در مداري به فاصله 500 كيلومتري سطح زمين قرار دارد، از اثرات مختل كننده جو زمين به دور است. اين امر امكان مي‌دهد تا جزئيات دقيقتري نسبت به تلسكوپهاي مستقر در زمين ديده شوند و نيز طول موجهايي مثل فرابنفش كه به سطح زمين نمي‌رسند قابل مشاده باشند.
تاريخچه تلسكوپ فضايي هابل
اين تلسكوپ به نام اختر شناس آمريكايي ، اووين هابل كه در دهه 1920 به دو كشف عمده در اختر شناسي نايل آمد. نام گذاري و عملا تمام كهكشهانها در حال دور شدن از ما هستند (يعني عالم در حال انبساط است). كشف اخير به مفهوم مهبانگ به عنوان سرآغاز انبساط عالم منجر شد. در طرح اصلي كه به درستي براي hst1 در نظر گرفته شده‌اند، عبارتند از مطالعه كهكشانها و مطالعه مهبانگ.
مشخصات تلسكوپ فضايي هابل
تلسكوپ hst تقريبا 14 متر طول 5 متر و 11500 كيلوگرم وزن دارد. اين تلسكوپ طوري طراحي شده است كه از تمام ظرفيت سفينه فضايي كه آن را در 25 آوريل 1990 در مدار قرار داد استفاده كند. صفحه‌هاي خورشيدي كه در مدار برافراشته شده‌اند و 10 متر طول دارند، توسط آژانش فضايي اروپا فراهم شدند. نوري كه لوله تلسكوپ را بپيمايد و به آينه اصلي برخورد كند كه بازتابيده مي‌شود و به آينه كوچك دومي كه در مركز لوله قرار دارد بر مي‌گردد.
اين آينه نور را به طرف آينه اصلي بر مي‌گرداند و از سوراخي كه در مركز آن قرار مي‌گذارند. اين طرح اپتيكي را تلسكوپ كاسگريني نوع ريچي - كرتن مي‌نامند. در پشت سوراخ چهار سنجش افزار علمي عمده قرار دارند كه عبارتند از دو دوربين عكاسي و دو طيف نگار ، هر دو دوربين عكاسي مي‌توانند تصويرهايي مرئي و فرابنفش گرفته ، دوربينها طوري طراحي شده‌اند كه تفكيك بسيار بهتري نسبت به آنجه بر روي زمين قابل دستيابي است بدست مي‌دهند.
دهانه ورودي طيف نگارها بسيار كوچك است و اين امر امكان مي‌دهد كه hst تفكيك خوبي داشته باشد و طيف نمايي اجسام منفرد در ميدانهاي شلوغي مثل مركز خوشه‌هاي ستاره‌اي كروي مسير شود، در حالي كه چنين مشاهداتي از روي زمين غير ممكن هستند و همچنين طيف نگارها مي توانند نسبت به سيگنال به نوفه بسيار بزرگتر و تفكيك طيفي بهتري نسبت به تلسكوپهاي فرابنفش قبلي در حال چرخش مدار بدست دهند و اندازه گيري وي‍ژگيهاي طيفي ضعيفي را كه قبلا هرگز ديده نشده است امكان پذير كنند.
تعميرات تلسكوپ هابل
كمي پس از پرتاب معلوم شد كه آينه اصلي hst داراي ابيراهي كروي است و اين نقصي است كه باعث مي‌شود كه تصويرها حاوي 15 درصد نور متمركز شده باشند و باقي به صورت نامشخص پخش شود. اين نقص ، در نهايت با تجهيزات آزمايشي معيوبي مرتبط مي‌شد كه سالها قبل از پرتاب موقع ساختن آينه بكار رفته بود. اگر چه پردازش شديد رابانه‌اي توانسته بود بيشتر مشكلات تصويرها را بر طرف كند و مشاهدات طيف نوري را همچنان به انجام برساند، توانايي تلسكوپ در ايجاد تصوير اجسام ضعيف نسل آنهايي كه در لبه عالم قرار دارند از بين رفته بود.
فضانوردان سفينه فضايي در دسامبر 1993 بيشتر از ده تعمير عمده روي تلسكوپ انجام دادند. و از جمله ژپروسكوپهاي جديد ، صفحه‌هاي خورشيدي ، آينه‌هاي تصحيح كننده بسيار دقيق و كوچكي روي آن نصب كردند و تلسكوپ را به كارآيي اپتيكي طرح اوليه بازگرداند. نصب دستگاههاي اپتيكي تصحيح كننده مستلزم اين بود كه يكي از پنج سنجش افزار اصلي hst ، يعني نورسنج خيلي سريع را بردارند. اكنون ، توان تفكيك در اين دستگاه نزديك به حدي است كه از خواص موجي نور انتظار مي‌رود.
شرايط استفاده از تلسكوپ هابل
استفاده از hst مستلزم كارهاي تداركاتي دقيق است. قبل از پرتاب ، همه آسمان نقشه برداري شد و نزديك به 20 ميليون ستاره راهنما مشخص شدند. اين نقشه خيلي كاملتر از جامع‌ترين كاتالوگ ستاره‌هاست كه تا آن زمان تهيه شده بود. هر اختر شناسي كه شخصا خواهان استفاده از اين تلسكوپ باشد (همه منجمان جهان واجد شرايط هستند) ، از حدود يك سال جلوتر با مشخص كردن پرسش علمي مورد نظرش و مشاهدات پيشنهادي‌اش مي‌تواند متقاضي استفاده از hst شود.
براي استفاده از hst معمولا 800 تقاضا در هر سال دريافت مي‌شود. گروههاي شش تا هفت نفري اختر شناسايي كه نماينده عرصه‌هاي مختلف تخصصي‌اند. يك هفته را صرف رده بندي پيشنهادها و تعيين زمان استفاده از تلسكوپ مي‌كنند. در برنامه پذيرفته شده متوسط ممكن است بيست و پنج ساعت وقت استفاده از تلسكوپ را به خود اختصاص مي‌دهد.
كشفيات تلسكوپ هابل در چهار سال اول
در خلال چهار سال اول كاركرد hst ، كشفهاي مهم زيادي حاصل شده‌اند. بيشترين اين كشفها از تكنيك بي سابقه يا از تركيب طيف نمايي با تفكيك خوب طيف نمايي با دقت زياد بدست آمده‌اند. نمونه‌هاي اول ، كاوش هسته‌هاي مربوط به خوشه‌هاي كروي ستاره‌ها و كهكشانهاي بيضوي غول آسا را شامل مي‌شوند. افزوده شدن طيفها به اندازه گيري انتقالهاي دوپلري ، سرعتهاي بسيار زيادي را درست در هسته چندين كهكشان بيضوي نشان داده است.
اين امر شاهد ضمني مهمي بر وجود سياه چاله‌اي در حدود 109برابر جرم خورشيد در آنجاست. تصويرگيري در سحابي جبار ، كه ناحيه‌اي جوان از لحاظ تشكيل ستاره‌هاست و در فاصله 1500 سال نوري از خورشيد قرار دارد. شواهدي از وجود قرصهايي از ماده را در اطراف بسياري از ستاره‌ها نشان داده است. اين موارد را به احتمال قوي مي‌توان نمونه‌هايي از منظومه شمسي در حال تشكيل دانست.
پيش بيني هابل
ادومين با شناسايي غليظ و سيال در كهكشان امراه المسلسله در سال 1924 براي اولين بار ثابت كرد كه كهكشانها از راه شيري خيلي دورترند. مطالعه اين ستاره‌ها در كهكشانهاي دورتر توسط sht ظاهرا به جمع آوري دلايلي منجر مي‌شود كه عالم از آنچه قبلا تصور مي‌شد كوچكتر و جوانتر است.
پيش بيني مهم ديگر نظريه مهبانگ اين است كه در آغاز پيدايش عالم فقط سه عنصر اول هيدروژن ، هليوم و اندكي ليتيوم توليد شده‌اند. به كمك رصدهاي sht نشان داده مي‌شود كه اين پيش بيني در واقع صحيح است و عناصر ديگر به مرور زمان در طول تاريخ كهكشان راه شيري در ابر نواخترها ساخته شده‌اند.
آينده تلسكوپ هابل
تلكسوپ فضايي هابل sht با قابليت استفاده از خدمات سفينه فضايي و اينكه قرار است در آينده به وسايل جديدي مثل طيف نگار قدرتمندتر و دوربين عكاسي فرو سرخ مجهز شود، بايد براي بيشتر از يك دهه كارش را ادامه دهد.
______________________________________
تلسكوپ فضايي هابل دقيقا چيست؟ چرا به اين اندازه استثنايي است؟ چگونه اين چنين عكس هاي شگفت انگيزي مي گيرد وما كجا مي توانيم آنها را ببينيم؟ما به طور دقيق به بررسي اين وسيله اي كه انقلابي را در ستاره شناسي و نجوم پيش آورد مي پردازيم.
مشكل بزرگ تلسكوپ هاي مستقر در زمين اين بود كه مشاهده ي نور ستاره هاي دور دست قبل از اينكه از اتمسفر زمين بگذرند ممكن نبود-از كنار ابر ها و آب و هوا-و اتمسفر زمين كه مكان غليان است-با گرد و غبار وهواي گرمي كه جريان دارد و به بالا صعود مي كندو هواي سرد با نزول به سمت زمين مي آيد و آب ها بخار مي شوند.
همه ي اين عوامل باعث مي شوند كه عكس هاي ستارگان تيره و غير دقيق از آب در بيايند و فوايد تلسكوپ هاي زميني را محدود كنند.
در سال 1946يك متخصص فيزيك نجومي با نام دكتر لمن اسپيتزر(1997-1914)پيشنهاد داد كه تلسكوپي در فضا مي تواندعكس هاي واضح تري را از چيز هاي دورتربگيرد كه تلسكوپ هاي زميني قادر به آن نمي باشند.اين يك ايده ي عصباني كننده بود با توجه به اين كه هنوز هيچ موشكي به فضاي خارجي پرتاب نشده بود.به عنوان مثال برنامه هاي فضايي ايلات متحده ي آمريكا در سالهاي بين 1960 و 1970 توسعه يافت و برتري پيدا كرد.اسپيتزر در ناسا و همايش توسعه دادن تلسكوپ هاي فضايي سخن راني كرد.در سال 1975 آژانس فضايي اروپاو ناسا شروع به توسعه دادن تلسكوپ هاي فضايي كردند.در سال1997مجلس براي تلسكوپ هاي فضايي بودجه اي را تصويب كردو ناسا با يك شركت درجه يك قرار داد بست و پيمان كاري براي سركشي كردن به ساختمان آنها انتخاب كرد.
در سال 1983 تلسكوپ فضايي به نام ستاره شناس آمريكائي ادوين هابل نام گذاري شد.هابل كسي بود كه با مشاهداتي بر روي ستاره هاي متغيير در كهكشان هاي ديگر مطمئن شد كه جهان در حال انبساط و بزرگ شدن است كه نظيريه ي مهبانگ يا انفجار اوليه در عالم را تائيد مي كرد.ساخت تلسكوپ فضايي هابل 8سال به طول انجاميد.
اين تلسكوپ بيش از چهار صد هزار قطعه داردو بالغ بر بيست و شش هزار مايل سيم كشي الكتريكي دارد.
تلسكوپ فضايي هابل 50 بار حساس تر از تلسكوپ هاي زميني است و همچنين 10 بار دقيق تر و تفكيك پذير تر از تلسكوپ هاي زميني است.بعد از تاخيري طولاني وبدهي- تلسكوپ فضايي هابل در سال 1990 در مدارش قرار گرفت.
لسكوپ فضايي هابل (hst) از بسياري جهات توانمندترين تلسكوپ اپتيكي است كه تا كنون ساخته شده است. اين تلسكوپ بزرگترين تلسكوپ نيست، آينه اصلي آن با قطر 2.4 متر در مقايسه با تلسكوپ كك در هاوايي كه 10 متر قطر دارد كوچكتر است. ولي اين تلسكوپ ، كه در مداري به فاصله 500 كيلومتري سطح زمين قرار دارد، از اثرات مختل كننده جو زمين به دور است. اين امر امكان مي‌دهد تا جزئيات دقيقتري نسبت به تلسكوپهاي مستقر در زمين ديده شوند و نيز طول موجهايي مثل فرابنفش كه به سطح زمين نمي‌رسند قابل مشاده باشند.
تاريخچه تلسكوپ فضايي هابل
اين تلسكوپ به نام اختر شناس آمريكايي ، اووين هابل كه در دهه 1920 به دو كشف عمده در اختر شناسي نايل آمد. نام گذاري و عملا تمام كهكشهانها در حال دور شدن از ما هستند (يعني عالم در حال انبساط است). كشف اخير به مفهوم مهبانگ به عنوان سرآغاز انبساط عالم منجر شد. در طرح اصلي كه به درستي براي hst1 در نظر گرفته شده‌اند، عبارتند از مطالعه كهكشانها و مطالعه مهبانگ.
مشخصات تلسكوپ فضايي هابل
تلسكوپ hst تقريبا 14 متر طول 5 متر و 11500 كيلوگرم وزن دارد. اين تلسكوپ طوري طراحي شده است كه از تمام ظرفيت سفينه فضايي كه آن را در 25 آوريل 1990 در مدار قرار داد استفاده كند. صفحه‌هاي خورشيدي كه در مدار برافراشته شده‌اند و 10 متر طول دارند، توسط آژانش فضايي اروپا فراهم شدند. نوري كه لوله تلسكوپ را بپيمايد و به آينه اصلي برخورد كند كه بازتابيده مي‌شود و به آينه كوچك دومي كه در مركز لوله قرار دارد بر مي‌گردد.
اين آينه نور را به طرف آينه اصلي بر مي‌گرداند و از سوراخي كه در مركز آن قرار مي‌گذارند. اين طرح اپتيكي را تلسكوپ كاسگريني نوع ريچي - كرتن مي‌نامند. در پشت سوراخ چهار سنجش افزار علمي عمده قرار دارند كه عبارتند از دو دوربين عكاسي و دو طيف نگار ، هر دو دوربين عكاسي مي‌توانند تصويرهايي مرئي و فرابنفش گرفته ، دوربينها طوري طراحي شده‌اند كه تفكيك بسيار بهتري نسبت به آنجه بر روي زمين قابل دستيابي است بدست مي‌دهند.
دهانه ورودي طيف نگارها بسيار كوچك است و اين امر امكان مي‌دهد كه hst تفكيك خوبي داشته باشد و طيف نمايي اجسام منفرد در ميدانهاي شلوغي مثل مركز خوشه‌هاي ستاره‌اي كروي مسير شود، در حالي كه چنين مشاهداتي از روي زمين غير ممكن هستند و همچنين طيف نگارها مي توانند نسبت به سيگنال به نوفه بسيار بزرگتر و تفكيك طيفي بهتري نسبت به تلسكوپهاي فرابنفش قبلي در حال چرخش مدار بدست دهند و اندازه گيري وي‍ژگيهاي طيفي ضعيفي را كه قبلا هرگز ديده نشده است امكان پذير كنند.
تعميرات تلسكوپ هابل
كمي پس از پرتاب معلوم شد كه آينه اصلي hst داراي ابيراهي كروي است و اين نقصي است كه باعث مي‌شود كه تصويرها حاوي 15 درصد نور متمركز شده باشند و باقي به صورت نامشخص پخش شود. اين نقص ، در نهايت با تجهيزات آزمايشي معيوبي مرتبط مي‌شد كه سالها قبل از پرتاب موقع ساختن آينه بكار رفته بود. اگر چه پردازش شديد رابانه‌اي توانسته بود بيشتر مشكلات تصويرها را بر طرف كند و مشاهدات طيف نوري را همچنان به انجام برساند، توانايي تلسكوپ در ايجاد تصوير اجسام ضعيف نسل آنهايي كه در لبه عالم قرار دارند از بين رفته بود.
فضانوردان سفينه فضايي در دسامبر 1993 بيشتر از ده تعمير عمده روي تلسكوپ انجام دادند. و از جمله ژپروسكوپهاي جديد ، صفحه‌هاي خورشيدي ، آينه‌هاي تصحيح كننده بسيار دقيق و كوچكي روي آن نصب كردند و تلسكوپ را به كارآيي اپتيكي طرح اوليه بازگرداند. نصب دستگاههاي اپتيكي تصحيح كننده مستلزم اين بود كه يكي از پنج سنجش افزار اصلي hst ، يعني نورسنج خيلي سريع را بردارند. اكنون ، توان تفكيك در اين دستگاه نزديك به حدي است كه از خواص موجي نور انتظار مي‌رود.
شرايط استفاده از تلسكوپ هابل
استفاده از hst مستلزم كارهاي تداركاتي دقيق است. قبل از پرتاب ، همه آسمان نقشه برداري شد و نزديك به 20 ميليون ستاره راهنما مشخص شدند. اين نقشه خيلي كاملتر از جامع‌ترين كاتالوگ ستاره‌هاست كه تا آن زمان تهيه شده بود. هر اختر شناسي كه شخصا خواهان استفاده از اين تلسكوپ باشد (همه منجمان جهان واجد شرايط هستند) ، از حدود يك سال جلوتر با مشخص كردن پرسش علمي مورد نظرش و مشاهدات پيشنهادي‌اش مي‌تواند متقاضي استفاده از hst شود.
براي استفاده از hst معمولا 800 تقاضا در هر سال دريافت مي‌شود. گروههاي شش تا هفت نفري اختر شناسايي كه نماينده عرصه‌هاي مختلف تخصصي‌اند. يك هفته را صرف رده بندي پيشنهادها و تعيين زمان استفاده از تلسكوپ مي‌كنند. در برنامه پذيرفته شده متوسط ممكن است بيست و پنج ساعت وقت استفاده از تلسكوپ را به خود اختصاص مي‌دهد.
كشفيات تلسكوپ هابل در چهار سال اول
در خلال چهار سال اول كاركرد hst ، كشفهاي مهم زيادي حاصل شده‌اند. بيشترين اين كشفها از تكنيك بي سابقه يا از تركيب طيف نمايي با تفكيك خوب طيف نمايي با دقت زياد بدست آمده‌اند. نمونه‌هاي اول ، كاوش هسته‌هاي مربوط به خوشه‌هاي كروي ستاره‌ها و كهكشانهاي بيضوي غول آسا را شامل مي‌شوند. افزوده شدن طيفها به اندازه گيري انتقالهاي دوپلري ، سرعتهاي بسيار زيادي را درست در هسته چندين كهكشان بيضوي نشان داده است.
اين امر شاهد ضمني مهمي بر وجود سياه چاله‌اي در حدود 109برابر جرم خورشيد در آنجاست. تصويرگيري در سحابي جبار ، كه ناحيه‌اي جوان از لحاظ تشكيل ستاره‌هاست و در فاصله 1500 سال نوري از خورشيد قرار دارد. شواهدي از وجود قرصهايي از ماده را در اطراف بسياري از ستاره‌ها نشان داده است. اين موارد را به احتمال قوي مي‌توان نمونه‌هايي از منظومه شمسي در حال تشكيل دانست.
پيش بيني هابل
ادومين با شناسايي غليظ و سيال در كهكشان امراه المسلسله در سال 1924 براي اولين بار ثابت كرد كه كهكشانها از راه شيري خيلي دورترند. مطالعه اين ستاره‌ها در كهكشانهاي دورتر توسط sht ظاهرا به جمع آوري دلايلي منجر مي‌شود كه عالم از آنچه قبلا تصور مي‌شد كوچكتر و جوانتر است.
پيش بيني مهم ديگر نظريه مهبانگ اين است كه در آغاز پيدايش عالم فقط سه عنصر اول هيدروژن ، هليوم و اندكي ليتيوم توليد شده‌اند. به كمك رصدهاي sht نشان داده مي‌شود كه اين پيش بيني در واقع صحيح است و عناصر ديگر به مرور زمان در طول تاريخ كهكشان راه شيري در ابر نواخترها ساخته شده‌اند.
آينده تلسكوپ هابل
تلكسوپ فضايي هابل sht با قابليت استفاده از خدمات سفينه فضايي و اينكه قرار است در آينده به وسايل جديدي مثل طيف نگار قدرتمندتر و دوربين عكاسي فرو سرخ مجهز شود، بايد براي بيشتر از يك دهه كارش را ادامه دهد.
______________________________________