نجوم رادیویی

نگاهی به فراسوی آسمان

تا پيش از سال 1933 كه امواج راديويی با منشا فرازمينی به طور كاملا تصادفی كشف شدند، مطالعه اجرام سماوی تنها در طول موج مرئی و به كمك تلسكوپ‌های نوری انجام مي‌گرفت. اما از آن پس، بشر چشم خود را به

جهان رادیویی گشود و توانست با مطالعه و رصد رادیویی منابعی که در طول موج‌های مرئی، بسيار ضعيف و غالباً غيرقابل رصد بودند، اطلاعات بيشتری از جهان پيرامون خود به دست آورد.

نجوم رادیویی به مطالعه امواج راديويی که از منابعی ورای کره زمين منشا می‌گيرند، اطلاق می‌شود. ميزان فرکانس يا طول موج دريافتی در زمين عمدتاً به دو عامل بستگی دارد: شرايط جوی و پيشرفت فناوری. جوّ زمين تنها امواج مرئی و بخشی از امواج راديویی را از خود عبور می‌دهد. اجسامی که دمای حرارت آنها بين 3000 تا 10,000 درجه در مقياس کلوين باشند، نور مرئي ساطع می‌کنند. از آنجایی که حسگرهای چشم انسان در اثر برخورد امواج مرئی تحريک می‌شوند، ما قادريم اجسامی را که از خود نور ساطع می‌کنند و يا قابليت بازتابش نور را دارا هستند، بدون نياز به ابزار خاصی مشاهده کنيم. به همين دليل بود که علم ستاره‌شناسی در دوران باستان تنها بر اجسام قابل رويت مانند ستارگان، سيارات و اقمار آن‌ها و گازهای داغ تمرکز داشت.

اوايل قرن بيستم، منجمان با بررسي دقيق طيف الکترومغناطيسی به اين نتيجه رسيدند که يک ستاره در طول موج راديويی هم قابل رويت است؛ هر چند ستاره‌ها منابع نسبتاً ضعيف امواج راديويی هستند. شاید به همین دلیل دانشمندان علاقه خاصی به نجوم رادیویی نشان نمی‌دادند تا اينکه پرتوهای راديویی کیهانی به طور اتفاقی و در سال 1931 ميلادی توسط مهندس آمريکايی، كارل يانسکی، کشف شدند.

. کارل يانسکی و کشف امواج راديويی فرازمينی
در دهه 1920، شرکت تلفنی بل شروع به ارائه خدمات تلفنی دوربرد با طول موج کوتاه (λ=15 m) کرد. اما اين پروژه به دليل بروز نويزهایی که منشأ آنها در حقيقت امواج رادیویی طبیعی بودند، با مشکل مواجه شد. با توجه به اينکه دانشمندان از وجود چنين امواجی تا آن زمان اطلاعی نداشتند، شرکت بل از يکی از مهندسين خود به نام کارل گوته یانسکی خواست تا علت را مورد بررسی قرار دهد.

بدين منظور، يانسکی آنتن‌هایی ساخت که در فرکانس 5/20 مگاهرتز کار می‌کردند و بر چرخ‌هایی نصب شده بودند که وی را قادر می‌ساخت راستای آنها را در هر زمان تغيير بدهد. وی متوجه شد که بخشي از نويزهای دريافتی مربوط به رعد و برق می‌شوند؛ اما با اين وجود، هنوز نويزهای ديگری وجود داشتند که بنابر گفته وي موجب بروز صدای هيس ‌مانندی می‌شدند. با چرخاندن آنتن‌ها، يانسکی متوجه شد جهت منبع اين امواج در طول مدت زمان 23 ساعت و 56 دقيقه به تدريج تغيير می‌کند.

در ابتدا يانسکی فکر کرد منبع اين امواج بايد خورشيد باشد، چراکه به نظر می‌رسيد يافته‌های وي با چرخش زمين به دور خود و پيدايش شبانه‌روز ارتباط مستقيمی دارند. اما وی همچنين مشاهده کرد که اوج بروز اين نويزها هر روز 4 دقيقه زودتر از روز قبل است و اين مساله با فرضيه وی قابل توجيه نبود.

يانسکی می‌دانست که خورشيد نيز به دور مرکز کهکشان راه‌شيری در حال چرخش است، زمين در طول يک سال بايد علاوه بر 365 دور کامل، يک دور ديگر نيز به دور خود بزند تا مجددا در جايگاه قبلي خود به دور خورشيد نسبت به ستارگان پس‌زمينه قرار گيرد. بنابراين، طول حرکت وضعی زمين نسبت به ستارگان (يک شبانه‌روز نجومی) 4 دقيقه کمتر از مدت زمان حرکت وضعی آن نسبت به خورشيد (يک شبانه‌روز خورشيدی) است. بنابراين، يانسکي متوجه شد که منبع اين امواج بايد بسيار دورتر از خورشيد و خارج از منظومه شمسی باشد. با مطالعات بيشتر، يانسکی توانست جهت دريافت اين امواج را کشف کند و در سال 1933 ميلادی اعلام کرد که امواج راديویی از مرکز کهکشان راه شيری نشأت می‌گيرند. در حقيقت، نويزهای دريافتی يانسکی امواج رادیویی بودند که در اثر برخورد الکترون‌ها و پروتون‌های پرانرژی با گازها و غبار بين‌ستاره‌ای و بقایای به‌جا مانده از انفجارهای ابرنواختری در صفحه كهكشان راه شيری يا نزديک به آن توليد شده بودند.

اين يافته مهم گرچه اندک مدتی تيتر روزنامه‌های معتبر جهان را به خود اختصاص داد اما به سرعت فراموش شد و تنها معدود افرادی از جمله گروته ربر آلمانی شروع به مطالعات بيشتر بر روی اين پديده کردند. وی نخستين فردی بود که رادیو تلسکوپی با صفحه بازتابنده بشقابی ساخت و توانست نقشه راديویی کهکشان راه شيری را در فرکانس MHz 160 ترسيم کند.

جنگ جهاني دوم و اهميت استفاده از رادار بار ديگر توجه دانشمندان را به مشاهده راديويی معطوف ساخت. از آن پس، ساخت ابزارهايی که انسان را قادر به مشاهده و رصد جهان در طول موج راديویی می‌ساخت به گونه‌ای فزاینده پيشرفت کرد، تا آنجا که امروزه تلسكوپهای رادیویی زيادی با کارآیی‌های متفاوت که در طول موج‌های مختلفی کار می‌کنند، در سراسر جهان ساخته و نصب می‌شوند.

با پيشرفت فناوری فضایی و ارسال ابزارهای سنجشی و تلسکوپهای گوناگون به خارج از جوّ زمين، دانشمندان امروزه قادرند از تمامی فرکانس‌های طيف الکترومغناطیسی برای مطالعه جهان استفاده کنند. بنابراين بسياری از اکتشافاتی که زمانی با ابزارهای رادیویی صورت گرفته بودند را امروزه می‌توان به کمک ساير بخش‌های طیف به راحتی مشاهده و تأیید کرد.

مشاهده و رصد رادیویی آسمان موجب گشته که نگاه بشر به دنیای اطراف خود کاملاً تغییر یابد و بسیاری از ناشناخته های فضا و اسرار آن را به فهرست دانسته های بشر روانه گرداند. از جمله مهم‌ترين اکتشافاتی که به کمک امواج راديویی صورت گرفته است، عبارتند از رصد امواج حرارتی از مرکز کهکشان راه شيری و ساير منابع نجومی، کشف کهکشان‌هایی که امروزه به نام کهکشان‌های راديويی شناخته می‌شوند و همچنين اختروش‌ها يا کوازارها و سياه‌چاله‌های بسيار عظيم، درک روند سير تکامل کيهانی، رصد پرتوهايی که از گازهای سرد بين ستاره‌ای ساطع می‌شوند، تابش زمينه ريزموج کيهانی که رازهای پيدايش جهان هستی را در خود نهفته دارد، کشف و مشاهده ستاره‌های نوترونی، مطالعات فراوان در زمینه گرانش، سيارات فرا خورشیدی (خارج از منظومه شمسی) و رصد ابرهای هيدروژنی و زایشگاه‌های ستاره‌ای .

بر اساس نظريه نسبيت عام انيشتين، اشعه گرانشی نتيجه‌ حركت اشيا در فضا-زمان است، درست مانند امواجی كه يک كشتی در حين حركت بر روي آب ايجاد می‌کند. به کمک معادلات نسبيت عام می‌توان ثابت کرد اشعه گرانشی با سرعتی معادل سرعت نور در خلاء و در فضا از منبع مولد خود به اطراف حرکت می‌کند. برای درک بهتر اين مطلب فرض کنيد خورشيد به يکباره از مرکز منظومه شمسی حذف می‌شد. در آن صورت حدود 8 دقيقه (معادل زمانی که نور برای پيمودن فاصله خورشيد تا زمين صرف می‌کند) طول می‌کشيد تا تأثير اين واقعه بر روی زمين احساس شود.

نوشته شده در دو شنبه 3 بهمن 1390برچسب:,

ساعت توسط احسان| نظر بدهيد

آخرين مطالب

Design By : Pars Skin