Astronomii observă stelele, planetele și alte obiecte din univers folosind telescoape. Telescopul este principalul instrument de lucru al fiecărui explorator al Universului. Când au apărut primele telescoape și cum au fost aranjate?

În 1609, Galileo Galilei (1564-1642), profesor la Universitatea din Padova, a îndreptat pentru prima dată către cerul înstelat o mică lunetă realizată de el. Era astronomiei telescopice a început în studiul corpurilor cerești.

Principiul de funcționare al unui telescop optic se bazează pe proprietățile unei lentile convexe sau ale unei oglinzi concave, care acționează ca o lentilă în telescop, de a focaliza razele paralele de lumină care vin la noi din diverse surse cerești și de a crea imaginile acestora în planul focal. Un astronom-observator, privind o imagine a unui obiect spațial printr-un ocular, o vede mărită. În același timp, mărirea unui telescop este înțeleasă ca raportul dintre dimensiunile unghiulare aparente ale unui obiect atunci când este observat cu un telescop și fără acesta. Mărirea unui telescop este egală cu raportul dintre distanța focală a obiectivului și distanța focală a ocularului.

Obiectivul primului telescop al lui Galileo a fost o lentilă plan-convexă de 4 cm în diametru și o distanță focală de 50 cm. O lentilă plano-concavă mai mică a servit drept ocular. Această combinație de ochelari optici a dat o creștere de trei ori. Apoi Galileo a proiectat un telescop mai avansat, cu o lentilă de 5,8 cm în diametru și o distanță focală de 165 cm. El a mărit imaginile lunii și planetelor de 33 de ori. Cu ajutorul lui, omul de știință și-a făcut descoperirile astronomice remarcabile: munți de pe Lună, sateliți ai lui Jupiter, faze ale lui Venus, pete pe Soare și multe stele slabe...

Dar telescopul lui Galileo avea un dezavantaj semnificativ: avea un câmp vizual foarte mic, adică un cerc foarte mic al cerului era vizibil prin conductă. Prin urmare, a îndrepta instrumentul către un corp ceresc și a-l observa nu a fost deloc ușor.

Trecuse doar un an de la începutul observațiilor telescopice, deoarece astronomul și matematicianul german Johannes Kepler (1571-1630) și-a propus propriul design al telescopului. Noutatea constă în sistemul optic însuși: obiectivul și ocularul erau lentile biconvexe. Drept urmare, imaginea din telescopul Keplerian nu era dreaptă, ca în tubul lui Galileo, ci inversată. Desigur, este incomod să vizualizați obiectele terestre în acest fel, dar pentru observațiile astronomice acest lucru nu contează deloc. La urma urmei, nu există un vârf absolut sau un jos absolut în Univers.

Telescopul Kepler s-a dovedit a fi mult mai bun decât primul născut optic al lui Galileo: avea un câmp vizual mare și era ușor de utilizat. Aceste avantaje importante ale noului instrument i-au determinat fără echivoc soarta: ulterior, telescoapele cu lentile au fost proiectate exclusiv conform schemei Kepler. Și sistemul optic al telescopului galileian a fost păstrat doar în dispozitivul binoclului de teatru.

Chiar și în timpul vieții lui Galileo, a fost propusă ideea creării unei oglinzi, adică a unui telescop reflectorizant. Cu toate acestea, a fost realizată abia în 1668 de către marele Isaac Newton (1643-1727). În acest telescop cu un design fundamental nou, Newton a folosit ca obiectiv o mică oglindă concavă, a cărei suprafață sferică era din bronz și lustruită. Diametrul său era de numai 2,5 cm, iar distanța focală era de 15 cm. Razele de lumină din oglinda sferică au fost reflectate de o oglindă plată auxiliară foarte mică (așezată la un unghi de 45 de grade față de axa optică a telescopului) în ocular - o lentilă plano-convexă situată pe partea laterală a conductei.

Astfel, există două tipuri principale de telescoape: telescoape cu lentile refractoare, în care razele de lumină care trec prin lentilă sunt refractate și telescoape reflectorizante (reflectorizante).. În cele din urmă, telescoapele cu oglindă au început să fie folosite pentru a observa obiecte foarte îndepărtate și slabe. Ochiul uman este capabil să distingă separat două părți ale obiectului observat numai dacă distanța unghiulară dintre ele nu este mai mică de unul sau două minute de arc. Deci, pe Lună cu ochiul liber, puteți vedea detaliile reliefului, a cărui dimensiune depășește 150-200 km. Pe discul solar, când luminatorul tinde spre apus și lumina sa este slăbită de efectul de absorbție al atmosferei terestre, sunt vizibile pete cu diametrul de 50-100 mii km. Nu se pot vedea alte detalii cu ochiul liber. Și numai datorită telescopului, care mărește unghiul de vedere, este posibil să „apropiați” de sine obiectele cerești îndepărtate - să le observați ca în apropiere.

De obicei, la telescop este atașat un set de oculare diferite, permițându-vă să obțineți diferite măriri. Dar astronomii folosesc rareori o mărire mai mare de 300x atunci când lucrează chiar și cu cele mai mari instrumente. Motivul pentru aceasta este zgomotul atmosferic, care limitează posibilitatea de a folosi măriri mari, deoarece la măriri mari calitatea imaginii se deteriorează brusc - este încețoșată și tremură puternic.

Dar telescopul nu numai că mărește unghiul de vedere sub care corpurile cerești sunt vizibile de pe Pământ. Lentila unui telescop colectează de multe ori mai multă lumină decât pupila ochiului uman. Datorită acestui fapt, telescopul poate observa nenumărate stele și alte obiecte foarte slabe care sunt complet inaccesibile cu ochiul liber. Este evident că cantitatea de lumină colectată de telescop va fi de atâtea ori mai mare decât fasciculul de lumină care pătrunde în ochiul observatorului, cu cât aria lentilei este mai mare decât aria pupilei (diametrul acesteia din urmă). este de aproximativ 6 mm). Galileo, de exemplu, cu cel mai bun telescop al său, a putut observa de aproximativ 40 de ori stelele de magnitudinea a 10-a, care sunt mai slabe decât stelele de magnitudinea a 6-a (la limita vederii noastre).

Pe măsură ce diametrul lentilei telescopului crește, numărul de stele vizibile pe cer crește rapid sau, după cum spun astronomii, puterea de penetrare a telescopului crește.
Astfel, observațiile telescopice au relevat pentru pământeni o întindere universală de neimaginat. Ceea ce marii gânditori doar ghiciseră înainte a primit confirmare vizibilă.

Odată cu creșterea diametrului lentilei, puterea de rezoluție a telescopului crește și ea, adică sistemele stelare apropiate devin disponibile pentru observare. Iar astronomii au căutat să creeze telescoape mari cu lentile de diametru mare. Dar fabricarea unor astfel de lentile este o sarcină extrem de dificilă. Într-adevăr, pentru aceasta este necesar să sudăm sticla perfect transparentă și complet omogenă, de dimensiuni mari și masă mare, apoi să o procesezi - să o transformi într-o lentilă. Este suficient să spunem că suprafața lentilei trebuie șlefuită și lustruită la cea mai apropiată zecime de micron!

Cea mai mare lentilă din lume pentru telescop refractor a fost fabricată la sfârșitul secolului al XIX-lea de celebra companie americană Alvan Clark and Sons. Acest obiectiv, cu un diametru de 40 inchi (102 cm), a fost destinat Observatorului Yerks, construit în 1897 lângă Chicago. Până acum, nimeni nu a reușit să facă un obiectiv mai mare. Lentilele lui Alvan Clark (1804-1887) sunt încă considerate cele mai bune din lume până în prezent. Dar chiar și ei nu sunt lipsiți de aberații - defecte optice care distorsionează imaginile.

Prin urmare, în loc de obiective și oculare cu o singură lentilă, telescoapele au început să folosească sisteme optice cu mai multe lentile; opticianul englez John Dollond (1706-1761) a reușit să facă acest lucru pentru prima dată în 1757.

Curbura suprafețelor lentilelor și gradul de sticlă sunt selectate în așa fel încât efectele lor să fie opuse. Acest lucru reduce semnificativ aberația.

Dezvoltarea astrofizicii, în special, studiul nebuloaselor, galaxiilor îndepărtate și a altor obiecte spațiale slab luminoase, necesită telescoape mari cu luminozitate mare. Diafragma trebuie înțeleasă ca cantitatea de iluminare pe care o poate crea un telescop în planul focal. Deci, dacă comparăm două telescoape cu aceleași distanțe focale, atunci un instrument cu o lentilă sau o oglindă mare va avea o luminozitate mai mare. Realizarea oglinzilor reflectorizante este mult mai ușoară decât șlefuirea lentilelor uriașe: fiecare lentilă are două suprafețe prelucrate, oglinda are doar una.

În prezent, în lume au fost construite peste o duzină de reflectoare cu oglinzi ce depășesc 3,5 m în diametru.Cel mai mare telescop reflector din țara noastră este BTA-6- are o oglinda de 6 metri.

Posibilitățile acestui telescop sunt enorme. În timpul primelor observații făcute în 1975 (observațiile sistematice pe BTA-6 au fost începute în iulie 1976), au fost fotografiate stele și galaxii îndepărtate de magnitudinea a 24-a. Sunt de aproximativ 15 milioane de ori mai slabe decât acele stele pe care ochiul uman le poate vedea. Dar, folosind echipamente sensibile la lumină mai avansate - fotomultiplicatoare, contoare de fotoni și alte receptoare de radiație de ultimă generație, astronomii primesc imagini ale obiectelor cu o magnitudine de 26,5 pe plăci pentru o oră de expunere. Obiectele optice, ale căror radiații am reușit să le primim, sunt la cel puțin 10 miliarde de ani lumină distanță de noi! Acestea sunt capabilitățile unui telescop echipat cu echipamente moderne de recepție a luminii.

Cercetătorii de la Universitatea din California din Statele Unite au creat un telescop reflectorizant și mai impresionant de 10 metri. Oglinda acestuia, cel mai mare gigant optic din lume, este formată din 36 de oglinzi hexagonale conjugate dispuse sub forma a trei inele concentrice. Senzorii electronici raportează poziția și orientarea lor unul față de celălalt către computer, care emite comenzi de instalare a oglinzilor conform unui program dat. Ca urmare, se asigură forma necesară a suprafeței oglinzii compozite, ținând cont de sarcinile gravitaționale și ale vântului.

Acest telescop, denumit „Kek I”, este instalat pe vârful Mauna Kea (Hawaii), la o altitudine de 4150 m deasupra nivelului mediu al mării. Costul său a fost de 94 de milioane de dolari. Deschiderea oficială a celui mai mare telescop din lume a avut loc pe 7 noiembrie 1991, deși ultimul segment de oglindă a fost instalat abia pe 14 aprilie 1992.

Construcția celui de-al doilea telescop de 10 metri, Kek II, a fost finalizată acum pe Mauna Kea. Fundația W. M. Keck a alocat 74,6 milioane de dolari pentru aceasta. Nu întâmplător denumirile telescoapelor gemene sunt date de numele fondului care a finanțat construcția acestora.
Datorită puterii lor optice enorme, sunt instrumente ideale pentru studiul obiectelor îndepărtate din spațiu. (pe baza materialelor de pe http://prosto-o-slognom.ru)

La cea de-a 206-a Conferință a Societății Americane de Astronomie, a fost prezentat un raport despre o descoperire făcută cu telescopul spațial Galaxy Evolution Explorer care operează în intervalul de lungimi de undă UV. Pe 24 aprilie 2004, acest telescop a înregistrat o creștere bruscă a luminozității în raport cu steaua din apropiere GJ 3685A. Fotografiile acestei părți a cerului (steaua GJ 3685A se află în centrul tuturor celor patru imagini) sunt prezentate mai sus. Steaua GJ 3685A și-a mărit luminozitatea de cel puțin 10 mii de ori, astfel încât telescopul Galaxy aproape că a orbit.

Astronomii cred că a fost o erupție gigantică cu ejecția de materie pe steaua GJ 3685A, iar energia acestei erupții a fost de un milion de ori mai mare decât cea a erupției medii pe Soare. A fost cel mai strălucitor fulger dintre toate cele înregistrate de Galaxy pe parcursul întregii sale operațiuni.

Inițial, telescopul spațial Galaxy Evolution Explorer, care a fost lansat pe orbită în 2003, a fost destinat să caute și să studieze galaxii foarte îndepărtate. Pe el sunt instalate camere care permit înregistrarea sosirii fiecărui foton de radiație UV cu o precizie de milisecundă. Cu toate acestea, pe lângă galaxiile antice, telescopul Galaxy a fotografiat în mod repetat erupții puternice și benzi de radiație ultravioletă care se mișcă rapid de la obiecte mult mai apropiate. Sursa acestor erupții sunt stele de diferite tipuri, iar asteroizii, sateliții din apropierea Pământului și chiar resturile spațiale desenează dungi în câmpul vizual al telescopului. Galaxy a înregistrat deja 84 de evenimente asociate cu erupții stelare, stele binare și pulsatorii, iar fulgerările UV ale resturilor spațiale nu mai sunt numărabile.

Așadar, astronomii și-au dat seama de mult timp că „viața ultravioletă” a cerului este adesea mai violentă decât în ​​intervalul de lungimi de undă vizibile. Și cazul stelei GJ 3685A i-a forțat chiar să înceapă să revizuiască teoriile moderne ale erupțiilor stelare.

text: E. Volynkina

(adaptat din Spaceflight Now)

Telescopul spațial Hubble este un observator automat pe orbita Pământului, numit după Edwin Hubble. Telescopul Hubble este un proiect comun între NASA și Agenția Spațială Europeană; face parte din Observatoarele Mari ale NASA. Plasarea unui telescop în spațiu face posibilă înregistrarea radiațiilor electromagnetice în intervalele în care atmosfera terestră este opaca; în primul rând în domeniul infraroșu. Din cauza absenței influenței atmosferei, rezoluția telescopului este de 7-10 ori mai mare decât cea a unui telescop similar situat pe Pământ. Vă invităm acum să vedeți cele mai bune imagini de la acest telescop unic din ultimii câțiva ani. În fotografie: Galaxia Andromeda este cea mai apropiată dintre galaxiile gigantice de Calea Lactee. Cel mai probabil, galaxia noastră arată aproximativ la fel cu galaxia Andromeda. Aceste două galaxii domină Grupul Local de galaxii.

Sutele de miliarde de stele care alcătuiesc galaxia Andromeda împreună oferă o strălucire difuză vizibilă. Stelele individuale din imagine sunt de fapt stele din galaxia noastră, mult mai aproape decât obiectul îndepărtat. Galaxia Andromeda este adesea denumită M31, deoarece este al 31-lea obiect din catalogul de obiecte cerești difuze al lui Charles Messier.

În centrul regiunii de formare a stelelor „Doradus” se află un grup gigantic al celor mai mari, mai fierbinți și mai masive stele cunoscute de noi. Aceste stele formează clusterul R136 prezentat în această imagine.

NGC 253. Geniala NGC 253 este una dintre cele mai strălucitoare galaxii spirale pe care le vedem și, în același timp, una dintre cele mai prăfuite. Unii o numesc „Galaxia dolarului de argint” pentru că are această formă într-un telescop mic. Alții o numesc pur și simplu „Galaxia Sculptorului” deoarece se află în constelația sudică Sculptor. Această galaxie prăfuită se află la 10 milioane de ani lumină distanță.

M83 este una dintre cele mai apropiate galaxii spirale de noi. De la o distanță care ne desparte de 15 milioane de ani lumină, arată complet obișnuit. Totuși, dacă ne uităm mai atent la centrul lui M83 cu cele mai mari telescoape, această zonă ni se pare ca un loc turbulent și zgomotos.

Grupul de galaxii este cvintetul lui Stefan. Cu toate acestea, doar patru din grupul de galaxii, situate la 300 de milioane de ani lumină depărtare de noi, participă la dansul cosmic, acum apropiindu-se, apoi îndepărtându-se una de cealaltă. Patru galaxii care interacționează - NGC 7319, NGC 7318A, NGC 7318B și NGC 7317 - au o colorație gălbuie și bucle și cozi curbate, a căror formă este cauzată de influența forțelor gravitaționale distructive ale mareelor. Galaxia albăstruie NGC 7320, sus stânga, este mult mai aproape decât celelalte, la doar 40 de milioane de ani lumină distanță.

Un grup uriaș de stele distorsionează și împarte imaginea galaxiei. Multe dintre ele sunt imagini ale unei singure galaxii neobișnuite, asemănătoare mărgelelor, cu inel albastru, care se întâmplă să fie situată în spatele unui grup uriaș de galaxii. Conform cercetărilor recente, în total, în imagine pot fi găsite cel puțin 330 de imagini ale galaxiilor îndepărtate individuale. Această fotografie uimitoare a clusterului de galaxii CL0024+1654 a fost făcută în noiembrie 2004.

Galaxia spirală NGC 3521 se află la doar 35 de milioane de ani lumină depărtare de constelația Leului. Are trăsături precum brațe spiralate neregulate, zdrențuite, împodobite cu praf, regiuni roz de formare a stelelor și grupuri de stele tinere, albăstrui.

Galaxia spirală M33 este o galaxie de dimensiuni medii din Grupul Local. M33 mai este numită și galaxia Triangulum după constelația în care se află. M33 nu este departe de Calea Lactee, dimensiunile sale unghiulare sunt de peste două ori dimensiunile lunii pline, adică. este perfect vizibil cu un binoclu bun.

Laguna Nebuloasă. Nebuloasa luminoasă a Lagunei conține multe obiecte astronomice diferite. Obiectele de interes deosebit includ un grup de stele deschis și strălucitor și mai multe regiuni active de formare a stelelor. În observația vizuală, lumina din cluster se pierde pe fundalul unei străluciri roșii generale cauzate de emisia de hidrogen, în timp ce filamentele întunecate apar din absorbția luminii de către straturile dense de praf.

Nebuloasa ochi de pisică (NGC 6543) este una dintre cele mai faimoase nebuloase planetare de pe cer.

Mica constelație Cameleon este situată lângă polul sudic al lumii. Imaginea dezvăluie trăsăturile uimitoare ale umilei constelații, care este plină de nebuloase prăfuite și stele colorate. Nebuloase de reflexie albastră sunt împrăștiate pe câmp.

Nebuloasa întunecată și prăfuită Cap de cal și nebuloasa strălucitoare Orion contrastează pe cer. Ele sunt situate la o distanță de 1500 de ani lumină de noi, în direcția celei mai recunoscute constelații cerești. Familia nebuloasă Cap de cal este un nor mic întunecat în forma unui cap de cal care se profilează pe fundalul de gaz roșu strălucitor în colțul din stânga jos al imaginii.

Nebuloasa Crabului. Această confuzie a rămas după explozia stelei. Nebuloasa Crab este rezultatul unei explozii de supernove care a fost observată în 1054 d.Hr. În centrul nebuloasei se află un pulsar - o stea neutronică cu o masă egală cu masa Soarelui, care se încadrează într-o zonă de dimensiunea unui oraș mic.

Acesta este un miraj de la o lentilă gravitațională. Galaxia roșu strălucitor (LRG) ilustrată aici are lumina deformată gravitațională dintr-o galaxie albastră mai îndepărtată. Cel mai adesea, o astfel de distorsiune a luminii duce la apariția a două imagini ale unei galaxii îndepărtate, dar în cazul unei suprapuneri foarte precise a galaxiei și a lentilei gravitaționale, imaginile se contopesc într-o potcoavă - un inel aproape închis. Acest efect a fost prezis de Albert Einstein acum 70 de ani.

Steaua V838 Lun. Din motive necunoscute, în ianuarie 2002, învelișul exterior al stelei V838 Mon sa extins brusc, făcând-o cea mai strălucitoare stea din întreaga Cale Lactee. Apoi a devenit din nou slabă, tot brusc. Astronomii nu au observat niciodată astfel de erupții stelare până acum.

Nebuloasa Inel. Chiar arată ca un inel pe cer. Prin urmare, cu sute de ani în urmă, astronomii au numit această nebuloasă după forma ei neobișnuită. Nebuloasa Inel este, de asemenea, desemnată M57 și NGC 6720.

Stâlp și jeturi în Nebuloasa Carina. Această coloană cosmică de gaz și praf are o lățime de doi ani lumină. Structura este situată într-una dintre cele mai mari regiuni de formare a stelelor din galaxia noastră. Nebuloasa Carina este vizibilă pe cerul sudic și se află la 7500 de ani lumină de noi.

Nebuloasa Trifid. Frumoasa Nebuloasă Trifidă multicoloră vă permite să explorați contrastele cosmice. Cunoscută și sub numele de M20, se află la aproximativ 5.000 de ani lumină depărtare în constelația Săgetător, bogată în nebuloase. Dimensiunea nebuloasei este de aproximativ 40 de ani lumină.

Cunoscută sub numele de NGC 5194, această galaxie mare cu o structură spirală bine dezvoltată ar fi putut fi prima nebuloasă spirală care a fost descoperită. Se vede clar că brațele sale spiralate și benzile de praf trec prin fața galaxiei sale însoțitoare, NGC 5195 (stânga). Această pereche se află la aproximativ 31 de milioane de ani lumină distanță și aparține oficial micii constelații Canes Venatici.

Centaurus A. O grămadă fantastică de grupuri de stele albastre tinere, nori gigantici de gaz strălucitori și benzi de praf întunecate înconjoară regiunea centrală a galaxiei active Centaurus A.

Fluture Nebuloasă. Ciorchinii și nebuloasele strălucitoare de pe cerul de noapte al planetei Pământ sunt adesea numite după flori sau insecte, iar NGC 6302 nu face excepție. Steaua centrală a acestei nebuloase planetare este excepțional de fierbinte, cu o temperatură la suprafață de aproximativ 250.000 de grade Celsius.

O imagine a unei supernove care a explodat în 1994 la marginea unei galaxii spirale.

Galaxia Sombrero. Aspectul galaxiei M104 seamănă cu o pălărie, motiv pentru care a fost numită galaxia Sombrero. Imaginea prezintă benzi distincte de praf întunecat și un halou strălucitor de stele și clustere globulare. Motivele pentru care Galaxy Sombrero arată ca o pălărie sunt o umflătură stelară centrală neobișnuit de mare și benzi dense de praf întunecate situate în discul galaxiei, pe care le putem vedea aproape la margine.

Vedere de aproape M17. Modelate de vânturile și radiațiile stelare, aceste formațiuni fantastice asemănătoare valurilor se găsesc în Nebuloasa M17 (Nebuloasa Omega). Nebuloasa Omega se află în constelația Săgetător, bogată în nebuloase și se află la 5.500 de ani lumină distanță. Aglomerări zdrențuite de gaz și praf dens și reci sunt iluminate de radiația stelelor din imaginea din dreapta sus, în viitor ele pot deveni locuri de formare a stelelor.

Ce luminează nebuloasa IRAS 05437+2502? Nu există un răspuns exact. Deosebit de enigmatic este arcul strălucitor, în formă de V inversat, care delimitează marginea superioară a norilor de praf interstelar asemănători munților, în apropierea centrului imaginii.