Radioastronomia

Categoria: Referat Astronomie

Descriere:
Radioastronomia este o ramura a astronomiei . Ea studiazs obiectele ceresti cu ajutorul radioundelor emise de acestea. Radioastronomia a luat fiinta in 1931 cand in urma cercetariilor initale pentru originea diferitior paraziti radio a fost identificata radiatia radio a Caii Lactee. În 1942 s-a descoperit radiatia radio a Soarelui, iar în 1946 a fost descoperita prima radiosursa cereasca. Primii astronomi urmareau cerul cu ochiul liber. In secolul al XVII-lea au fost inventate instrumentele optice: luneta si telescopul. Primul care a folosit luneta pentru a observa cerul a fost italianul Galileo Galilei. Primul telescop a fost realizat in 1961 de Isaac Newton.

Radioastronomia

Radioastronomia este o ramură a astronomiei . Ea studiază obiectele cereşti cu ajutorul radioundelor emise de acestea . Radioastronomia a luat fiinţă în 1931 când în urma cercetăriilor iniţale pentru originea diferitior paraziti radio a fost identificata radiaţia radio a Caii Lactee . În 1942 s-a descoperit radiaţia radio a Soarelui , iar în 1946 a fost descoperită prima radiosursă cerească .

Primii astronomi urmăreau cerul cu ochiul liber . În secolul al XVII-lea au fost inventate instrumentele optice : luneta şi telescopul . Primul care a folosit luneta pentru a observa cerul a fost italianul Galileo Galilei . Primul telescop a fost realizat în 1961 de Isaac Newton . Astăzi , cel mai frecvent aştrii nu sunt observaţi în mod direct .

Fotografierea stelelor este folosită de la sfarşitul secolului al XIX-lea . Faţă de ochi aceasta are un mare avantaj : o placă sau o peliculă fotografică acumulează puţin câte puţin lumină primită . După mai multe ore de expunere se pot fotografia aştrii mai putin luminoşi . Dar placa sau pelicula degajată nu înregistrează decât o foarte mică parte din lumină degajată . Acesta este motivul pentru care astăzi sunt preferate aparate electronice mult mai sensibile . Imaginea apare pe un ecran în apropierea unui telescop sau la mii de km de acesta .

Ochiul şi instrumentele optice sunt sensibile la lumină . Însă aştrii emit şi radiaţii invizibile : unde radio , infraroşii , ultraviolete , raze x , raze gama . Aştrii cei mai reci emit îndeosebi radiaţii infraroşii ; cei mai calzi sunt surse puternice de raze x şi ultraviolete . Undele radio sunt captate de la sol cu ajutorul radiotelescoapelor . Celelalte radiaţii sunt mai mult sau mai putin oprite de atmosferă .

În medie , 77% din energia radiaţiei electromagnetice solare interceptate de sisemul Pământ-atmosfera reprezinta energia radiaţiei reflectate la niveleul superior al atmosferei iar restul receptionată la suprafaţa Pământului . La Pământ ajung numai radiaţiile care nu sunt absorbite sau reflectate de atmosfera Pământului . Radiatiile care ajung pe Pământ se situează în domeniile de frecvenţă care constitiue “ferestrele atmosferei” . Radiatiile electromagnetice cu lungimile de undă cuprinse între 300 şi 750 mm ( radiaţiile vizibile sau optice ) nu sunt absorbite în atmosferă şi ajung la suprafaţa Pământlui . Tot în acest domeniu pentru 2 , 3 , 5 , 10 şi 22 mm există încă 5 ferestre foarte înguste . Radiaţiile hertziene cu lungimea de undă cuprinsă între 1 cm şi 30 m constituie fereastra hertziană sau fereastra radio . Radiaţiile hertziene cu lungimea de undă mai mare de 30 m suferă reflexia pe ionosferă .

Cu excepia câtorva planete care au fost vizitate de sonde spaţiale , tot ceea ce ştim despre aştrii se datorează luminii şi celorlalte radiaţii emise de aştrii care ajung până la noi . Pentru aceasta astronomii au pus la punct instrumente specializate de studiere a luminii . Spectroscopul , de exemplu a permis studierea luminii emise de stele şi reflectate de planete . Când lumina trece printr-un spectroscop , se obţine o bandă în culorile curcubeului , strabatută de dungi strălucitoare numită spectrul corpului . De asemenea asronomii folosesc spectrografe pentru a fotografia direct spectrele aţtrilor pe care îi ţin sub observaţie . Fotometrul permite măsrarea intensităţii luminii primite de la aştrii şi deducerea temperaturilor .

Luneta şi telescopul au în componenşa lor un tub în care se află un sistem optic numit obiectiv , care este orientat spre cer . Obiectivul este diferit pentru fiecare obiect în parte : cel al lunetei este format dintr-o lentilă de sticlă iar cel al telescopului este o oglindă în care se reflectă razele luminoase . Punând ochiul în spatele unui fel de lupă , ocularul , observăm direct imaginea obţinută . În plus o putem fotografia sau chiar înregistra şi analiza cu ajutorul aparatelor electronice .

Performanţele unui instrument astronomic depind de dimensiunile obiectivului : cu cât acesta este mai mare cu atat capteaza razele unor obiecte mai puţin luminoase ; în plus un obiectiv cu diametru mare înlesneşte separea unor puncte luminoase apropiate şi observarea mai multor detalii . Pentru aceasta astronomii folsesc telescoape dotate cu oglinzi imense . Acestea sunt instalate în locuri înalte cum este varful Mauna Kea , din Hawaii , aflat la o înalţime de peste 4000 m .

Undele radio sunt captate la sol cu ajutorul telescoapelor speciale nimite radiotelescoape . Oglinda acestora nu mai este o piesă optică ci o suprafaşă metalică de dimensiuni mult mai mari (în general cu un diametru intre 10 şi 25 m) . Intensitatea undelor radio este atât de slabă , încât este necesară amplificarea lor inainte de a fireceptate şi studiate . La fel ca în optică , instrumentele cele mai performante sunt cele care au cea mai mare suprfaţă de captare . Desigur este imposibilă construirea unor radiotelescoape gigantice , cu dimensiuni de km pătraţi . Dar se pot obţine rezultate la fel de bune punând în funcţiune o serie de instrumente situate la distanţă . Este cazul telescoapelor VLA ( Very Large Array ) din Statele Unite , New Mexico . De asemenea se pot cupla mai multe antene cuplate la sute sau mii de km ; ele nu funcţionează toate în acelesi timp , dar înregistrează pe bandă semnalele pe care le-au captat şi le combină imediat . Aceasta este tehnica interferometriei cu bază foarte extinsă .

Cel mai important grup de radiaţii electromagnetice de origine extraterestră este acela al radiaţiilor termice provenite de la Soare provenite de la Soare .

Soarele emite radiaţii electromagnetice cel mai intens în domeniul vizibil . Aceasta radiaţie este emisă de fotosferă , strat cu o grosime de câteva sute de km ce delimitează globul solar . Temperatura ei este de 6000 grade Kelvin . În cromosfera solară au loc erupţii solare care eliberează o enormă cantitate de energie . Materia este proiectată în coroană şi particule de atomi accelerate până la viteze foarte mari sunt expulzate în spaţiul interplanetar . Aceste fenomene sunt însoţite de o emisie de raze x , de unde radio , şi , în cazul erupţiilor mai puternice de lumină vizibilă . Când ajung în apropierea Pământului şi cad în atmosfera în special deasupra regiunilor polare creează aurorele polare . Deasemenea ele peturbă propagarea undelor radio în jurul globului . Uneori ele produc chiar defectarea reţelelor de distribuire a electricităţii . Undele radio emise de Soare au lungimi de undă care cresc cu înaltimea stratului emisiv . Astfel fotosfera emite lungimi milimetrice , cromosfera pe lungimi centimetrice iar coroana pe lungimi decametrice şi metrice . Coroana care are o temperatura de 1.000.000 grade Kelvin emite şi radiaţii X .

Alt grup de radiaţii electromagnetice de origne extraterestră este cel constituit din radiaţiile de sincrotron . Radiatia sincrotronă este emisă de electroni cu viteză apropiată de cea a luminii care descriu mişcări spirale în lungul liniilor de câmp ale unor câmpuri magnetice foarte intense , existente în unele formaţii stelare . Radiaţia sincrotronă a fost identificată prima oară în radiaţia optică şi radio a obiectului ceresc de strălucire slaba , numit nebuloasa Crab .

Electronii cu energii mari şi foarte mari care apar în formaţiile stelare şi care sunt frânaţi în câmpul nucleelor întâlnite în substanţa care compune galaxiile produc un alt tip de radiaţii numite radiaţii de frânare .

Progresul spectaculos al radioastronomiei se datorează radiotelescoapelor din ce în ce mai perfecţionate . Radiotelescopul receptează radiaţii cu lungimi de undă de la 1 mm până la 20 m . Are o antena cu sistem reflector care o almentează , un sistem radioreceptor şi un echipament de înregistrare .

Unele dintre cele mai importante descoperiri astronomice din ulimul timp ( quasarii , pulsarii , moleculele interstelare ) se datorează radiotelescoapelor .

Quasarii

Din 1963 astronomii au identificat nişte obiecte care păreau a fi nucleul foarte luminos al unor galaxii active îndepărtate . Cum ele semănau cu nişte stele , iar primele care au fost descoperite emiteau numeroase unde radio , ele au fost numite quasari . Acest nume este o abreviere a expresiei englezesti “ quasi stellar astronomical radio sources ” ceea ce semnifică radiosurse astronomice cvasistelare . Astronomii au căutat motivul pentru care quasarii emit atâta energie . Se crede ca aceştia au în centrul lor o gaură neagră cu o masă de ordinul a milioane de ori mai mare decât cea a Soarelui . Înainte de a fi înghiţit de gaura neagră , gazul din jur formează un turbion şi devine foarte cald . În consecinţă el emite o radiaţie foarte intensă care corespunde energiei fantastice degajate de quasari . Astronomii cred ca quasarii sunt cei mai îndepărtaţi aştrii care sunt cunoscuţi astăzi . Întradevăr razele spectrului lor sunt mereu puternic decalate spre rosu. Acest lucru ne face să credem ca ei sunt situaţi extrem de departe . Ţinând cont de strălucirea lor aparentă deducem ca sunt de la 100 până la 1000 de ori mai strălucitori decat galaxiile , avand totodată un diametru de 100 de ori mai mic ! Datorită distanţei la care se presupune ca se află quasarii oferă informaţii despre trecutul Universului . Lumina lor a călătorit miliarde de ani în spaţiu înainte de a ajunge la noi ; ea ne vorbeste deci despre univers asa cum arata el acum miliarde de ani .

Pulsarii

O supragigantă roşie ( adică o stea cu diametru de 1000 de ori mai mare decat Soarele ) explodează dar nu este distrusă complet de explozie . Aceasta îi dezveleşte doar miezul care este format din fier . El suferă o compresie fantastică şi se reduce la început la dimensiunea unei mici sfere cu un diametru de numai 20 km care cântareşte însă până la 500 milioane de tone pe centimetru cub . Pentru a transforma Pământul intr-un astru cu o densitate asemănătoare , ar trebui , fără a-i modifica masa să îl reducem la un diametru de 30 m . În ceea ce a mai rămas din stea materia devine atât de comprimată încât , atomii sunt striviţi . Ea se reduce la un amestec de particule atomice numite neutroni . Stelele de neutroni sunt atât de mici şi de puţtin luminoase încât pot trece neobservate . Cu toate acestea astronomii au identificat câteva , pulsarii fiindcă acestia emit radiaţii care ajung la noi sub forma unor impulusuri periodice . Pulsarii sunt deci stele de neutroni care se învârtesc foarte repede în jurul propriilor axe emiţând un fascicul de unde radio sau alte radiaţii intr-o anumită direcţie . Acest fascicul baleiază în spatiu ca un girofar . Cand Pământul îl traversează poate fi observat . Apoi dispare şi poate fi observat di nou când steaua a făcut un tur complet , peste o fracţiune de secundă sau câteva secunde mai tarziu . Sute de stele neutronice au fost reperate în acest fel . Acestea se numesc pulsari ( din engleza pulsating stars ) fiindca radiaţiile lor ne parvin la intervale foarte regulate , ca şi cum aceste stele ar pulsa . Primii pulsari au fost descoperiţi în 1967 , la observatorul radioastronomic de la Cambridge .