تلسکوپهای اپتیکی؛ از بزرگنمایی کهکشانها تا شکار سیارات فراخورشیدی
تلسکوپهای اپتیکی؛ از بزرگنمایی کهکشانها تا شکار سیارات فراخورشیدی
بررسی ساختار تلسکوپهای نوری و نقش آنها در رصد جهانهای دوردست
از زمانی که گالیله نخستین تلسکوپ خود را به سمت آسمان نشانه رفت، درک بشر از کیهان دگرگون شد. ابزارهایی که در آغاز تنها برای بزرگنمایی سطح ماه یا رصد سیارات نزدیک بودند، امروز در مرزهای تکنولوژی قرار گرفتهاند تا حتی سیاراتی را شناسایی کنند که به دور ستارههایی در صدها سال نوری آنسوتر میچرخند. در این مقاله، به بررسی ساختار تلسکوپهای اپتیکی و نحوهی مشارکت آنها در کشف سیارات فراخورشیدی (Exoplanets) میپردازیم.
ساختار تلسکوپهای اپتیکی؛ چگونه نور را مهار میکنیم؟
تلسکوپهای اپتیکی (نوری) ابزارهایی هستند که از عدسیها یا آینهها برای گردآوری و تمرکز نور استفاده میکنند. بسته به نوع طراحی، دو گروه اصلی دارند:
- تلسکوپ شکستی (Refracting Telescope)
در این نوع، نور از یک عدسی شیئی بزرگ عبور میکند و در نقطهای کانونی متمرکز میشود. نمونه اولیهی آن، تلسکوپ گالیلهای است. این نوع تلسکوپها امروزه بیشتر در آموزش یا نجوم آماتوری استفاده میشوند، زیرا ساخت عدسیهای بسیار بزرگ هم دشوار است و هم باعث پدیدهای به نام پاشندگی رنگی (Chromatic Aberration) میشود.
- تلسکوپ بازتابی (Reflecting Telescope)
در اینجا، آینه مقعر بزرگ بهجای عدسی استفاده میشود تا نور را بازتاب داده و در کانون متمرکز کند. طراحی آینهای امکان ساخت تلسکوپهای بسیار بزرگ را فراهم کرده و مشکل پاشندگی رنگی را نیز حل میکند. اغلب رصدخانههای بزرگ دنیا، مانند تلسکوپ فضایی هابل یا تلسکوپ ویالتی (VLT) از این نوع هستند.
عدسیها و آینههای تلسکوپ با دقتی در حد نانومتر صیقل داده میشوند تا بتوانند تصویر واضحی از اجرام دور ایجاد کنند.
🪐 چگونه با تلسکوپهای نوری سیارات فراخورشیدی کشف میکنیم؟
کشف سیاراتی در خارج از منظومه شمسی، یکی از بزرگترین دستاوردهای علم در دهههای اخیر بوده است. اما دیدن مستقیم یک سیاره کوچک، در کنار نور خیرهکنندهی ستارهاش، تقریبا غیرممکن است. پس دانشمندان از ترفندهای هوشمندانه استفاده میکنند:
- روش گذر (Transit Method)
اگر سیارهای هنگام چرخش از جلوی ستارهاش عبور کند، مقدار کمی از نور آن ستاره کاهش مییابد. تلسکوپهای نوری با دقت بالا میتوانند این افت نور را اندازه بگیرند. این روش توسط تلسکوپ فضایی کپلر (Kepler) بهکار گرفته شد که هزاران سیاره فراخورشیدی را شناسایی کرد.
- روش سرعت شعاعی (Radial Velocity)
حرکت نوسانی خفیف ستاره ناشی از نیروی گرانشی سیارهاش، باعث تغییر بسیار اندک در طیف نوری آن میشود. این تغییر با استفاده از طیفسنجهایی که روی تلسکوپهای زمینی نصب شدهاند، قابل ردیابی است.
- تصویربرداری مستقیم (Direct Imaging)
در موارد نادر، با استفاده از ماسکهای نوری و تکنولوژیهای حذف نور ستارهای (coronagraphs)، میتوان تصویری مستقیم از سیاره بهدست آورد، بهویژه اگر فاصله زیادی از ستاره داشته باشد.
نوآوریهای اپتیکی در شکار دنیاهای بیگانه
در سالهای اخیر، پیشرفتهایی در زمینه اپتیک تطبیقی (Adaptive Optics) و اینترفرومتری نوری باعث بهبود چشمگیر توان تفکیک تلسکوپها شده است. اپتیک تطبیقی، با اصلاح آشفتگیهای ناشی از جو زمین در زمان واقعی، وضوح تصویر را بهبود میدهد.
همچنین تلسکوپهایی مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب (James Webb Space Telescope) که در باند فروسرخ کار میکنند، با کمک اپتیکهای پیشرفته، میتوانند حتی جو سیارات فراخورشیدی را تحلیل کنند و نشانههایی از ترکیبات شیمیایی یا احتمال وجود حیات بیابند.
نوآوریهای اپتیکی در خدمت اخترشناسی
پیشرفتهایی نظیر اپتیک تطبیقی (Adaptive Optics) و تداخلسنجی نوری (Optical Interferometry) باعث بهبود چشمگیر در کیفیت تصاویر شدهاند. در اپتیک تطبیقی، تغییرات جو زمین بهصورت زنده اصلاح میشود و وضوح تصویر تا حد زیادی افزایش مییابد.
در سوی دیگر، تلسکوپهای فضایی مانند جیمز وب (JWST)، که در محدودهی فروسرخ فعالیت میکنند، از آینههای بسیار دقیق و فناوریهای نوین برای رصد سیارات، ستارگان و حتی ترکیبات شیمیایی جو سیارات فراخورشیدی بهره میبرند.
آیندهی تلسکوپهای اپتیکی
تلسکوپهایی چون تلسکوپ بسیار بزرگ (ELT) با آینههایی به قطر بیش از ۳۹ متر، قرار است وارد مرحلهی جدیدی از رصدهای اپتیکی شوند. این ابزارها قادر خواهند بود حتی جزئیاتی از جو سیارات دوردست را آشکار کرده و نشانههایی از حیات احتمالی را بررسی کنند.
📚 منابع:
- Tyson, J. A. (2002). “Large Synoptic Survey Telescope: Overview.” SPIE Proceedings.
Perryman, M. (2011). The Exoplanet Handbook. Cambridge University Press
