ساختار اپتیکی (Optical Design)

هدف اصلی هر چشمی تلسکوپ، گرفتن تمام نور جمع آوری شده توسط تلسکوپ برای تشکیل یک تصویر واضح است. بسته به نسبت کانونی تلسکوپ، این کار می تواند بسیار سخت شود. تلسکوپ هایی با نسبت کانونی پایین، به چشمی هایی کاملاً تصحیح شده نیاز دارند؛ زیرا مخروط نوری وارد شده به چشمی، با سرعت بیشتری همگرا می شود. در واقع در تلسکوپ هایی با نسبت کانونی پایین، مانند f/4 ، فقط چشمی های مدرن و با کیفیت قادرند تصاویری کاملاً واضح در سراسر میدان دید و به خصوص در لبه ها ایجاد نمایند. در چنین تلسکوپی، استفاده از چشمی هایی که خطاهای اپتیکی در آن ها به خوبی تصحیح نشده، به تجزیه رنگ ها (به خصوص آبی و قرمز) و تار شدن تصویر در حاشیه های میدان دید منجر خواهد شد، هرچند مرکز دید همچنان واضح باقی می ماند. البته در تلسکوپ هایی با نسبت کانونی بالا، مثلاً f/10 ، این مشکل کمتر به چشم می آید و هر چشمی استانداردی می تواند تصاویری نسبتاً واضح در تمام میدان دید تولید کند.
به منظور تصحیح ابیراهی ها و خطاهای اپتیکی چشمی ها، در آن ها به جای استفاده از یک یا دو عدسی معمولی، از طراحی های اپتیکی بهتر با تعداد بیشتری (۳ تا ۸ تکه) عدسی ED با کیفیت که به دقت تراش خورده، تست شده و در نهایت سطوحشان کاملاً اندود گردیده است، استفاده می شود. این نوع از چشمی ها امروزه توسط شرکت های معتبر تولید می شوند و به طور فراوان در دسترس منجمان قرار گرفته اند. هرچند چشمی های تصحیح شده، بسته به کیفیت و تعداد عناصر اپتیکی به کار رفته، از قیمت بیشتری نسبت به چشمی های معمولی برخوردار هستند، اما حداقل برای تلسکوپ هایی با نسبت کانونی پایین تقریباً ضروری می باشند.
@interstellar_page

ساختار اپتیکی یک چشمی با کیفیت با ۵ عنصر اپتیکی
چشمی ۲ اینچ ۲۵mm شرکت WilliamOptics سری SWAN با میدان دید ۷۲ درجه
@interstellar_page

مطالب مهم در رابطه با چشمی ها بیان شد. امیدوارم مفید بوده باشه. ضمن تشکر فراوان از آقای مصطفی آخوندی مولف مقاله اصلی، شما را به مطالعه مطالب تکمیلی تر در سایت علم بازار دعوت می کنیم:
http://elmbazar.com/blog/%DA%86%D8%B4%D9%85%DB%8C-%D8%AA%D9%84%D8%B3%DA%A9%D9%88%D9%BE/

کشف صدها کهکشان پنهان در همسایگی کهکشان راه شیری

اخترشناسان دانشگاه استرالیای غربی با استفاده از امواج رادیویی به اعماق جرم کیهانی و غبارهای ستاره‌ای کهکشان راه شیری نفوذ کرده و در حین انجام این‌کار موفق به کشف صدها کهکشان نزدیک شده‌اند که تا به امروز از نظرها پنهان بوده‌اند.

اخترشناسان دانشگاه استرالیای غربی با استفاده از امواج رادیویی به اعماق جرم کیهانی و غبارهای ستاره‌ای کهکشان راه شیری نفوذ کرده و در حین انجام این‌کار موفق به کشف صدها کهکشان نزدیک شده‌اند که تا به امروز از نظرها پنهان بوده‌اند.
@interstellar_page

براساس گزارش ساینس الرت نزدیک به ۸۸۳ کهکشان، که یک سوم آنها تا به امروز هرگز مشاهده نشده بودند،‌ با استفاده از رادیو‌تلسکوپ CSIRO در استرالیا رصد شدند. درحالی‌که کهکشان‌های پنهان پیشین در فاصله ۲۵۰ میلیون سال نوری از زمین واقع شده‌بودند، نزدیکی نسبی آنها از بعد فواصل نجومی به این معنی است که محله فضایی کهکشان راه شیری، شلوغ تر از آنی است که تا پیش از این تصور می‌شد.

کهکشان‌هایی که به تازگی کشف شده‌اند، در منطقه‌ای مشهور به منطقه اجتناب واقع شده‌اند، منطقه‌ای از آسمان که کهکشان راه شیری آن را در پس خود پنهان کرده‌است. اخترشناسان برای چندین دهه تلاش داشتند تا نقشه پراکندگی کیهانی را در این منطقه از آسمان ترسیم کنند اما این تلاش‌ها تا به امروز ناموفق بوده‌است اما اکنون به لطف رادیو تلسکوپ پارکر، این مشکل برطرف شده‌است.
@interstellar_page

به گفته اخترشناسان،‌ هر کهکشان به صورت متوسط حاوی ۱۰۰ میلیارد ستاره‌ است از این رو یافتن صدها کهکشان جدید از میان چنین تراکم جرمی می‌تواند دانشمندان را به سوی دریایی از جرم هدایت کند که تاکنون از آن بی‌اطلاع بوده‌اند. این تراکم بالای ماده در این منطقه می‌تواند به دانشمندان در درک رویداد‌های کیهانی در این منطقه کمک کند. این منطقه که به جاذب بزرگ شهرت یافته‌ است،‌ بخشی مرموز از فضا است که به نظر می‌آید کهکشان راه شیری را درگیر خود ساخته‌ است.

این ناهنجاری که دانشمندان آن را برابر با نیروهای گرانشی میلیون‌ها خورشید می‌دانند، از اولین‌باری که در دهه ۱۹۷۰ کشف شد،‌ ذهن اخترشناسان را به خود درگیر ساخت و اکنون اطلاعات جدید درباره کهکشان‌های مخفی می‌تواند رویداد‌هایی که در این منطقه رخ می‌دهد را توضیح دهد. به گفته دانشمندان در این منطقه چندین مجموعه از کهکشان‌ها که خوشه یا ابرخوشه نامیده می‌شوند،‌ وجود دارند و کهکشان راه‌شیری نیز با سرعتی برابر دو میلیون کیلومتر بر ساعت به سوی آنها حرکت می‌کند. اخترشناسان تعدادی از این سازه‌ها را در میان کهکشان‌های کشف شده مشاهده کردند و امکان مطالعه آنها می‌تواند نیروهایی که در پس جاذب بزرگ قرار گرفته را توضیح دهد. جزئیات بیشتر این پژوهش در Astronomical Journal منتشر شده است.
@interstellar_page

منبع: بیگ بنگ

عکس هنری که امواج گرانشی تشکیلی دو کوتوله را نشان میدهد که در حال برخورد به هم هستند.
دانشمندان احتمالا این امواج گرانشی را کشف کرده اند. اگر حضور این امواج ثابت شود یکی از بزرگترین کشفیات در دهه اخیر خواهد بود. حال برای شما این سوال پیش می آید که امواج گرانشی چه هستند.
امواج گرانشی نظریه نسبیت عام انیشتین هستند که انیشتن 100 سال پیش آن را فرمول بندی کرد. نسبیت عام انیشتن بیان میکند که جاذبه در اثر پیچ و تاب برداشتن و خم شدن فضا ، بر اثر شی ایی به همراه جرم بوجود می آید. برای فهم این ایده که چطور کار میکند فضایی را تصور کنید که دارای بافت لاستیکی است که میتواند کشیده شود و پیچ و تاب بردارد. حالا خورشیدی را تصور کنید که در این لاستیک جای گرفته است جرم این خورشید باعث میشود که فضای این لاستیک پیچ و تاب بردارد و خم شود . حالا تمامی سیارات منظومه شمسی را تصور کنید که در این لاستیک جای گرفته اند. به جای اینکه سیارات در مسیر مستقیمی سفر کنند در مسیر چرخشی دور خورشید به دلیل پیچ و تاب گرفتن فضا و خم شدنش گیر افتاده اند.
همچنین انیشتن نشان داد که فضا و زمان هر دو از یک نهادند که آن را فضا- زمان خواند . همانطور که جاذبه باعث خم شدن زمان میشود باعث خم شدن زمان نیز میشود . شی ایی با جرم بزرگتر نسبت به شی ایی با جرم کوچکتر بیشتر باعث خم شدن فضازمان میشود.
همچنین فضا زمان نیز میتواند موجی شود این امواج در فضازمان موج های گرانشی نام دارند که پیش بینی میشود توسط برخورد ستاره های نوترونی ، کوتوله های سفید و سیاه چاله ها بوجود می آیند. امواج گرانشی برای شناخت اینکه جهان چگونه کار میکند بسیار مهم هستند و میتواند کمکی برای دانشمندان باشد که جاذبه کوانتوم را بهتر درک کنند پس کشف این امواج یک موفقیت بزرگ است و ممکن است دانشمندان آن را کشف کنند . دانشمندان کماکان در حال کار با رصد خانه ها با لیزر های انترفرومتر موج گرانشی هستند تا به اطلاعات بهتر و دقیق تر برای کشف امواج گرانشی دست یابند. @Interstellar_page

اولین بار در تاریخ، امواج گرانشی انیشتین به طور مستقیم آشکار شدند


100 سال پس از پیشبینی وجود امواج گرانشی توسط آلبرت انیشتین، برای اولین بار امواج گرانشی به طور مستقیم رصد شد. محققان رصدخانه موج گرانشی تداخل لیزری (LIGO) امروز (11 فوریه) در کنفرانس خبر این خبر را اعلام کردند.
توضیح تصویر: آشکارسازی تاریخی امواج گرانشی توسط LIGO در این تصویر که در کنفرانس خبر نمایش داده شد، دیده می شود.
اولین بار در تاریخ، امواج گرانشی انیشتین به طور مستقیم آشکار شد
امواج گرانشی با شتاب گرفتن دو جسم سنگین در کیهان (برخورد دو سیاهچاله) بوجود می آید. پیش از این شواهد غیر مستقیم از وجود امواج گرانشی کشف شده بود، اما شناسایی مستقیم این امواج سخت بود. (پیش از این در سال 2014 با استفاده از تلسکوپ BICEP2 در قطب جنوب شواهدی از امواج گرانشی قدیمی دیده شده بود، اما بعدا اعلام شد که سیگنال ها توسط گرد و غبار کیهانی بوجود آمده اند.)

سیگنال هایی که توسط LIGO آشکار سازی شد از برخورد دو سیاهچاله است که در 14 سپتامبر 2015 توسط آشکارساز های دوقلوی LIGO در لیوینگستون، لوئیزیانا و هنفورد، واشنگتن کشف شد.

برخورد کیهانی امواج گرانشی را با سرعت نور ارسال کرده است و در واقع باعث بوجود آمدن موج در فضا-زمان می شود؛ مانند برخورد یک سنگ با سطح آب برکه و تولید موج در آن. به گفته دانشمندان این برخورد بین دو سیاهچاله با فاصله 1.3 میلیارد سال نوری از ما و جرم 29 و 36 برابر خورشید اتفاق افتاده است.

دیوید ریتز (David Reitze) از تیم تحقیقاتی LIGO گفت: «مشاهده امواج گرانشی در یک هدف بلند پروازانه در 5 دهه پیش شروع شد تا پیشبینی انیشتین را اثبات کند.»

این کشف می تواند نقطه عطفی در نجوم و اخترفیزیک باشد. بر خلاف موج نور، امواج گرانشی با ماده تعاملی ندارد. به گفته محققان LIGO این امواج حامل اطلاعات خاصی از اشیا و حوادثی که آنها را بوجود آورده اند هستند.

اعضای تیم LIGO می گویند: «با این روش جدید در بررسی اجرام اخترفیزیکی و پدیده ها، امواج گرانشی در واقع پنجره ای جدید به جهان است و برای ستاره شناسان و دیگر دانشمندان شگفتی های زیادی را به همراه دارد. »

وجود امواج گرانشی اولین بار توسط آلبرت انیشتین در سال 1916 پیشبینی شد. یکی از اصول اصلی و عجیب نسبیت عام این است که فضا و زمان دو چیز جداگانه نیستند و به طور یکپارچه فضا-زمان نامیده می شوند. اجرام سنگین مانند ستاره ها فضا زمان را انحنا می دهد؛ مانند قرار گرفتن یک توپ بر روی یک ورقه پلاستیکی. این انحراف باعث می شود که مسیر اجرام دیگر مانند سیارات و حتی نور در نزدیکی اجرام سنگین تر منحرف شود. امواج گرانشی با تولید موج در فضا-زمان بر اثر شتاب گرفتن اجرام بسیار سنگین بوجود می آید.

رینر ویزز (Rainer Weiss) از اعضای تیم LIGO و از دانشگاه MIT گفت:«توضیح این رصد به خوبی نظریه نسبیت عام انیشتین را توضیح می دهد. خیلی جالب بود اگر ما می توانستیم واکنش انیشتین را پس از این کشف ببینیم.»

آزمایشگاه LIGO از دو آشکارساز بزرگ تشکیل شده است؛ یکی در Livingston لوئیزینا و دیگری در هنفورد واشنگتون. هر آشکارساز یک سیستم L شکل با بازو های 4 کیلومتری است. یک پرتو لیزر در جهت بازو ها تابیده می شود، اگر امواج گرانشی از بین آشکارساز عبور کند، اعوجاج حاصل از فضا-زمان باعث می شود مسافت طی شده توسط پرتو لیزر مقدار ناچیزی تغییر کند.

منبع: کافه استرو
Space.com
Apod.nasa.gov

تصویر بازسازی شده برخورد راه شیری و آندرومدا و رقص یک تریلیون ستاره (کپی رایت زیر تصویر)

دیدار سوی خمیده‌ی عالم
به قلم پوریا ناظمی

«خانم‌ها آقایان، ما امواج گرانشی را به دام انداختیم.»

این خبری بود که بالاخره امروز منتشر شد و موجی از هیجان در جامعه‌ی علمی ایجاد کرد. این یافته ارزش این هیجان و بیشتر از آن را دارد. این روز را در تقویم خود علامت بزنید؛ به این‌سبب که در تاریخ علم باقی خواهد ماند و نقطه‌ی عطفی در مسیر ما در درک عالم به‌شمار خواهد رفت. اما چرا این یافته (به‌ویژه اگر آزمایش‌های بعدی نیز آن را تأیید و تقویت کند) مهم است؟
@interstellar_page

آقای اینشتین و تغییر دید ما از عالم

تا پیش از زمانی که آلبرت اینشتین نظریه‌ی نسبیت عام خود را صورت‌بندی کند، ما نگاهی متفاوت به جهان اطرافمان داشتیم. برداشت عمومی ما این بود که در فضایی سه‌بُعدی زندگی می‌کنیم که گویی درون جریان رودخانه‌ای یک‌طرفه و ثابت به نام زمان قرار گرفته است؛ مانند قایقی روی رودخانه‌ای از جنس زمان که با سرعتی یکسان در یک‌جهت شناور است.

درک روزانه‌ی ما از محیط اطراف نیز این دیدگاه کلاسیک و نیوتونی را تأیید می‌کرد. هیچ‌گاه شاهد تغییر روند گذر زمان نبودیم و دلیلی نداشت فکر کنیم ساختار دنیای ما به‌گونه‌ی دیگری است.

تحولات علمی، که در درک ما از عالم در اواخر قرن ۱۹ و اوایل قرن ۲۰ اتفاق افتاد، این دیدگاه را تغییر داد. اوج این تحولات زمانی بود که آلبرت اینشتین با نظریه‌ی نسبیت عام خود در فهم ما از عالم انقلابی ایجاد کرد. بر مبنای دیدگاه او نه‌تنها ماده و انرژی موجودات یکسانی بودند که به هم تبدیل می‌شدند، بلکه فضا و زمان نیز موضوعات مستقل و جدا از همی به‌شمار نمی‌رفتند. آن‌ها در بافتاری به نام فضازمان به هم گره خورده بودند و درواقع عالمی چهاربُعدی می‌ساختند و زمان نیز برخلاف گذشته موجودی صلب و ثابت نبود. اگر در کنار یک جرم عظیم قرار می‌گرفتید یا با سرعت‌های بالا شروع به حرکت می‌کردید، روند گذر زمان نیز تغییر می‌کرد.

نکته‌ی دیگری که از نظریه‌ی نسبیت عام استخراج می‌شد مسئله‌ی گرانش بود. قبلاً تصور می‌شد دو جسم نیروی مستقیمی بر هم وارد می‌کنند که یکدیگر را به‌سوی هم جذب می‌کنند. ما هنوز هم برای کاربردهای روزانه – از محاسبه‌ی مسیر حرکت توپ تا فرستادن فضاپیماها – از همین روند و توضیح استفاده می‌کنیم اما توصیفی که نظریه‌ی نسبیت برای ما به‌همراه داشت این بود که ماهیت نیروی گرانش متفاوت است.
@interstellar_page

برای درک بهتر این داستان، فضازمان چهاربُعدی را با حذف دو بُعد آن به‌شکل یک ورقه‌ی بزرگ لاستیکی تصور کنید. حالا گلوله‌ای فلزی یا توپی را در جایی از این صفحه، که به‌صورت کشیده و صاف قرار گرفته، بگذارید. در اطراف محل قرارگرفتن این اجسامْ حفره‌ها و خمیدگی‌هایی در صفحه‌ی لاستیکی به وجود می‌آید. و هرچقدر جرم اجسام بیشتر باشد، این خمیدگی‌ها نیز عمیق‌تر و شعاع آن‌ها بیشتر می‌شود. در دیدگاه اینشتین این خمیدگی‌ها عامل ایجاد نیروی گرانش‌اند. وقتی سیاره‌ای به‌دور ستاره‌ای می‌گردد، درواقع درحال سُرخوردن درون انحنایی است که ستاره‌ی اصلی ایجاد کرده.

قبل از ادامه‌ی داستان تذکر نکته‌ای مهم ضروری است. وقتی می‌گوییم اینشتین یا دیگران چنین نظریاتی را مطرح کردند باید به یاد داشته باشیم این‌ها نظراتی فلسفی و زاییده‌ی تخیل نیستند. آن‌ها از دل تصورات صِرف بیرون نیامده‌اند بلکه آن چیزی که نظریه‌ی اینشتین یا هر نظریه‌ی مشابهی را به نظریه‌ای قابل‌اعتنا تبدیل می‌کند، بناشدن آن بر ریاضیاتی پیشرفته است. زمانی که اینشتین نظریات خود را مطرح می‌کرد بسیاری از جنبه‌های آن قابل آزمودن نبود، اما علت توجه جامعه‌ی علمی به این دیدگاه‌های تازه این بود که بر اساس ساختار خوش‌تعریف و سازگاری از ریاضیات بنا شده بود و در کنار پیش‌بینی‌هایی که ارائه می‌داد می‌توانست رفتارهای رصدشده در جهان – مانند کشیدگی مداری عطارد – را بهتر توضیح بدهد.

یکی از نخستین آزمون‌ها درباره‌ی راستی نظریه‌ی اینشتین با رصد معروفی صورت گرفت که ادینگتون و همکارانش از یک خورشیدگرفتگی انجام دادند و توانستند انحنای نور ستاره‌ها را، هنگامی‌که از کنار خورشید عبور می‌کنند در مقایسه با زمانی که در آسمان شب قرار دارند، رصد و تأیید کنند. چنین تغییرمکانی تنها زمانی معنی‌دار بود که خورشید ما فضازمان اطرافش را خمیده کرده و درنتیجه مسیر نور را تغییر داده باشد و باعث شود ما آن جسم را در امتداد متفاوتی رصد کنیم.

از دل نظریه‌های اینشتین، که روزبه‌روز شواهد بیشتری برای تأیید آن به دست می‌آمد، موجودات عجیب‌وغریبی سر برآوردند که تنها یکی از آن‌ها سیاهچاله‌های شگفت‌انگیز بودند؛ اجرامی که به‌سبب چگالی بالای خود فضازمان را چنان خم می‌کردند که هیچ‌چیز، حتی پرتوهای نور، نمی‌توانست از حفره‌ی ایجادشده به‌دور آن‌ها و از همسایگی نقطه‌ی مرکزی‌شان، که تکینگی نامیده می‌شد، عبور کند.

@interstellar_page

امواجی از جنس فضازمان

حال در چنین دنیایی می‌توان انتظار رویدادهای متفاوتی را داشت. اگر فضازمان ما بافتاری یکپارچه است و اگر گرانشْ محصول خمیدگیِ ایجادشده در آن است، درنتیجه می‌توان فرض کرد که این بافتارِ فشرده‌شدهْ از هم باز شود و حتی درون آن موج‌ها یا لرزش‌هایی اتفاق بیفتد. این آشفتگی‌های منظم همان چیزی است که به نام امواج گرانشی شناخته می‌شود.

تصور کنید دو جسم سنگین – واقعاً سنگین – در فضا شروع به گردش به‌دور هم کنند. هریک از آن‌ها در اطراف خود حفره‌هایی را در فضا ایجاد می‌کند و باعث خمیدگی آن می‌شود، اما این همه ماجرا نیست. وقتی این دو جسم در فاصله‌ای اندک در کنار هم و به‌دور هم شروع به چرخش می‌کنند، با خود فضازمان اطرافشان را به حرکت درمی‌آورند و هریک گرداب‌های چرخانی را در فضازمان ایجاد می‌کنند. این گردابه‌ها در ترکیب با همْ اختلال‌ها و موج‌ها یا پستی‌وبلندی‌هایی را در بافتار فضا و زمان شکل می‌دهند که به‌صورت موج‌هایی در عالم ما سفر می‌کنند و با خود انرژی حمل می‌کنند. اگر می‌خواهید دوباره تصوری داشته باشید، به همان صفحه‌ی لاستیکی برگردید و این‌بار تصور کنید دو نفر دو سر این صفحه را گرفته‌اند و به‌طور مداوم آن را فشرده و باز می‌کنند (مثل زمانی که می‌خواهید خاک یک قالی را بگیرید؛ البته اگر هنوز برای خانه‌تکانی خودتان دست‌به‌کار می‌شوید!). در این شرایط می‌بینید که موج‌هایی درون خود صفحه‌ی لاستیکی ایجاد و در سطح آن منتقل می‌شوند.
@interstellar_page