रॉबर्ट हैनबरी ब्राउन और रिचर्ड ट्विस का अविश्वसनीय रोमांच। भाग 2: दक्षिणी क्रॉस के तहत

पिछली बार जब मुझे बताया गया था कि कैसे स्पुतनिक -1 प्रक्षेपण यान का पता लगाने के रेडियो दूरबीन का उपयोग करने, और खगोल विज्ञान के लिए पर्याप्त कारण है कि यह नहीं है। आज, हमारे मुख्य पात्रों को यह पता चलेगा कि दूरबीन के आदेशों को अधिक शक्तिशाली कैसे बनाया जाए, स्पष्ट आकाश की तलाश के लिए और ऑस्ट्रेलिया में खगोल विज्ञान की पेचीदगियों से परिचित हो। बिल्ली के लिए आपका स्वागत है।



द्वारा और बड़े, डबल टेलिस्कोप के संचालन का सिद्धांत - पहले भाग से तारकीय इंटरफेरोमीटर तीन सरल विचारों पर आधारित है:

1. एक छोटे टेलीस्कोप में, एक सितारा एक बिंदु प्रतीत होता है, एक बड़े - एक विस्तारित वस्तु में। वही दो दूरबीनों के बीच छोटी / बड़ी दूरियों के लिए जाता है।

2. यदि आप दो दूरबीनों के बीच की दूरी को बदलते हैं, तो जल्द ही या बाद में एक बिंदु से तारे की छवि विस्तारित हो जाएगी। इससे एक तारा के कोणीय आकार को निर्धारित कर सकता है - सबसे महत्वपूर्ण खगोलीय मापदंडों में से एक।

3. मुझे कैसे पता चलेगा कि बिंदु से छवि किस बिंदु पर विस्तारित हो गई है? यह हस्तक्षेप से संभव है: एक बिंदु वस्तु स्पष्ट हस्तक्षेप देती है, एक विस्तारित एक कोई भी नहीं देता है:

पहला और दूसरा पैराग्राफ सरल और सरल है। लेकिन तीसरे के साथ एक समस्या है। व्यवधान हमेशा दो बीमों द्वारा दो अलग-अलग रास्तों से यात्रा करते हुए बनता है, और इसलिए यह भयानक है कि इन रास्तों की लंबाई कितनी संवेदनशील है। टर्बुलेंस, और हवा का एक मामूली आंदोलन प्रकाश के लिए दूरबीनों में आने के लिए काफी पहले है, थोड़ी देर बाद। इस वजह से, हस्तक्षेप स्ट्रिप्स बाएं और दाएं चले जाएंगे और अंततः पूरी तस्वीर को धुंधला कर देंगे।

हस्तक्षेप: अच्छा (ए), बहुत अच्छा नहीं (बी), बहुत खराब (सी)।

एक लम्बी से एक स्टार की एक बिंदु छवि को अलग करने के लिए कुछ के साथ आना अच्छा होगा! हनबरी ब्राउन हमारी कहानी के दूसरे नायक, सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी रिचर्ड ट्विस से मिलते हैं। साथ में वे इस विकिरण के शोर से स्टार की विकिरण तीव्रता पर ध्यान देते हैं - या बल्कि ।

एक तारे से प्रकाश निरंतर नहीं होता है, लेकिन समय में थोड़ा भिन्न होता है। यह ग्रहों और ग्रहणों के बारे में नहीं है - प्रकाश का कोई भी स्रोत थोड़ा सा है, लेकिन शोर है। यदि स्रोत एक बिंदु है, तो आप जिस तरफ से भी देखते हैं, शोर एक ही होगा (बिंदु बिंदु है, चाहे आप इसे कैसे भी मोड़ लें)। लेकिन एक विस्तारित स्रोत के लिए, यह ऐसा नहीं है: कहते हैं, बल्ब का शोर, यदि आप इसे बाईं ओर से और दाईं ओर से देखते हैं, तो थोड़ा अलग है। एक स्टार के लिए भी यही सच है।

यदि दोनों दूरबीनों को एक ही शोर दिखाई देता है, तो तारा एक बिंदु प्रतीत होता है। यदि शोर अलग है, तो स्टार को बढ़ाया जा रहा है। सरल! दूरबीनों के बीच कोई हस्तक्षेप या अन्य संवेदनशील युग्मन आवश्यक नहीं है; अशांति की समस्या अपने आप गायब हो जाती है। इसका मतलब यह है कि उन्हें बिना किसी समस्या के सैकड़ों मीटर दूर तक फैलाया जा सकता है! हमारे नायक नई प्रणाली की पहली दूरबीन को इकट्ठा करते हैं - तीव्रता का एक इंटरफेरोमीटर (वैसे, यह 1952 में पहले से ही था - यहां तक ​​कि लवेल टेलिस्कोप से भी पहले)।

आपको कैसे पता चलेगा कि दो टेलिस्कोप एक ही शोर या अलग देखते हैं? सबसे सरल विचार सिग्नल को एक टेलीस्कोप से दूसरे से सिग्नल को घटाना है। वास्तव में, यह दो टेलीस्कोपों ​​से संकेतों के अंतर को मॉनिटर करने के लिए बहुत अधिक कुशल नहीं है , लेकिन उनके उत्पाद । इसके अलावा, न केवल एक उत्पाद, बल्कि इसका औसत मूल्य:

त्रिकोणीय कोष्ठक समय के साथ औसत होते हैं, अर्थात, शोर के पीछे छिपी औसत कीमत। I ₁ और I ₂ - दो दूरबीनों से सिग्नल की तीव्रता। वे शोर करते हैं, इसलिए उनका काम भी शोर है; लेकिन औसत मूल्य स्पष्ट रूप से परिभाषित है।

इसे और अधिक सुविधाजनक बनाने के लिए, यह मान I ₁ और I ₂ के औसत मूल्यों में विभाजित है । क्या हुआ कहा जाता है जी ⁽²⁾ या एक दूसरे क्रम के सहसंबंध समारोह :

यदि तारा बढ़ाया जाता है, तो I ₁ और I ₂ इसके विभिन्न बिंदुओं से आते हैं, वे स्वतंत्र हैं, और त्रिकोणीय कोष्ठक खोले जा सकते हैं। अंश का भाजक और भाजक बराबर हो जाएगा, और यह एक इकाई बन जाएगा। अर्थात्, विस्तारित स्टार जी ⁽²⁾ = 1. के लिए यह सुविधाजनक और याद रखने में आसान है।

एक बिंदु तारे के बारे में क्या? कौन सा पक्ष उसकी ओर नहीं देखता है, और तीव्रता और शोर समान होगा। इसलिए, मैं ₁ = मैं ₂ और इसलिए

आमतौर पर यह मान एकता से अधिक होता है (आदर्श रूप से, यह दो के बराबर है)। इसलिए, दो दूरबीनों का उपयोग करके किसी तारे के आकार को मापने के लिए, आपको उनके बीच की दूरी को बदलते हुए, g ^{(2) की} गणना करने की आवश्यकता है :

जब जी ⁽²⁾ दो से एक से गिरना शुरू होता है, तो दूरबीन के बीच की दूरी विवर्तन अनुपात के माध्यम से तारे के कोणीय आकार का निर्धारण करेगी। यह संपूर्ण सिद्धांत है। अभ्यास के लिए आगे बढ़ने का समय आ गया है।

लयात्मक विषयांतर: द्वितीय क्रम सहसंबंध क्यों

- , – . (, !), .

( g⁽¹⁾) – ( ), g⁽²⁾ – ( = ).

( g⁽¹⁾) (g⁽²⁾).

तो, दो हनबरी ब्राउन रेडियो दूरबीनों को किसी भी चीज से नहीं जोड़ा गया था, और उन्हें दसियों मीटर नहीं, बल्कि किलोमीटर से अलग किया जा सकता था। एक दूरबीन को वेधशाला में छोड़ दिया गया था, दूसरे को पहले से दूर एक क्षेत्र से दूसरे क्षेत्र में ले जाया गया था। रेडियो स्रोतों सिग्नस ए और कैसिओपिया ए के बारे में चिंता नहीं की गई - वे काफी बड़े हो गए, और कई किलोमीटर दूरबीन के बीच की दूरी उनके आकार को मापने के लिए काफी थी।

रेडियो इंटरफेरोमीटर के बाद, हानबरी ब्राउन ने एक नए डबल टेलीस्कोप को इकट्ठा करने का फैसला किया - इस बार एक ऑप्टिकल। इस उद्देश्य के लिए एकदम सही पुरानी सैन्य सर्चलाइट हैं। अब उन्हें प्रकाश को बिखेरना नहीं है, बल्कि उसे इकट्ठा करना है, जिसके लिए लैंप को फोटोमल्टीप्लायरों से बदलना होगा:

पिछली सफलता से उत्साहित, हनबरी ब्राउन ने खुद को आकाश के सबसे चमकीले तारे सिरियस के आकार को मापने का महत्वाकांक्षी लक्ष्य निर्धारित किया। यह कार्य इस तथ्य से जटिल था कि सिरियस (अधिक सटीक रूप से, इसका उज्ज्वल घटक सिरियस ए) सूर्य के आकार के बराबर एक छोटा तारा है। लेकिन ये अभी भी फूल थे। काफी अचानक, यह पता चला है कि ब्रिटेन में एक ऑप्टिकल खगोलविद का जीवन इतना सरल नहीं है - जलवायु समान नहीं है। और फिर टेलीस्कोप को केवल गिरावट में इकट्ठा किया गया था, इसलिए माप एक अद्भुत ब्रिटिश सर्दियों में शुरू हुआ: गीले, डंक, कुएं, ज़ाहिर है, टेम्स पर बादल और कोहरे।

जोडरेल बैंक वेधशाला में सर्दी।

यह केवल यह जोड़ना बाकी है कि ब्रिटेन में सिरिअस सिद्धांत रूप में क्षितिज से 20 डिग्री ऊपर नहीं उठता है! खगोलविद थक गए थे, पूरी सर्दी बिताई, लेकिन किसी तरह चमत्कारिक रूप से बड़ी त्रुटियों के साथ चार प्रायोगिक बिंदुओं को मापा और मोटे तौर पर स्टार के आकार का अनुमान लगाया। सबसे आश्चर्यजनक रूप से, उनका परिणाम आधुनिक डेटा से बीस प्रतिशत से कम है।

ब्रिटिश खगोल विज्ञान के सभी आकर्षण का स्वाद चखने के बाद, हानबरी ब्राउन बादल रहित ऑस्ट्रेलिया की ओर बढ़ता है, जहाँ वह एक नया ऑप्टिकल टेलीस्कोप एकत्र करता है। शायद आप इस बात से थोड़ा हैरान हैं कि वह कितनी जल्दी नई दूरबीन बनाने में कामयाब रहे। तथ्य यह है कि उन्हें उच्च-गुणवत्ता वाले चित्रों की आवश्यकता नहीं थी। आपको बस एक बड़े दर्पण की आवश्यकता है जो फोटोडेटेक्टर पर प्रकाश एकत्र कर सके; इस दर्पण की गुणवत्ता और विपथन पूरी तरह महत्वहीन हैं। ऑस्ट्रेलियाई दूरबीनें आधुनिक उपग्रह व्यंजनों से बहुत मिलती-जुलती थीं: एक परवलयिक "डिश" को 252 दर्पणों से इकट्ठा किया गया था और एक लंबे पाइप के अंत में लगे एक फोटोमल्टीप्लायर पर प्रकाश केंद्रित किया था:

कई सालों तक, कुछ दर्पणों को हटाना पड़ा, लेकिन इससे गुणवत्ता पर विशेष प्रभाव नहीं पड़ा। स्थानीय जीवों के साथ स्थिति बहुत खराब थी। पहले तो मेंढ़कों ने वेधशाला पर हमला किया। हैनबरी ब्राउन उन्हें बहुत पसंद नहीं था, इसलिए ट्विस ने उन्हें बर्फ के चिमटे के साथ कमरे से बाहर फेंक दिया। सूखे के बाद, मेंढक गायब हो गए, लेकिन चूहों को दिखाई दिया कि केबल को कुतरना शुरू कर दिया। लेकिन सभी में से सबसे खराब पक्षी थे: छोटे लोगों ने अपनी चोंच के प्रभाव से पहले दर्पण में अपने प्रतिबिंब की ओर उड़ना स्वीकार किया; और खुशी के साथ बड़े बहु रंग के तोते केबल पर उल्टा लटका देते हैं, नियमित रूप से उन्हें खरोंचते और निबोलते हैं। मुझे एक बाज़ लाना था, जो विभिन्न प्रकार के जानवरों से दूरबीनों की रक्षा करता था।

दूरबीनों को स्वयं दो रेलवे प्लेटफार्मों पर लगाया गया था और उन्हें वृत्ताकार रेल पर रखा गया था। इसने दूरबीनों के दो लंब झुकावों पर माप करना संभव कर दिया और इस प्रकार, दो आयामी चित्र प्राप्त किया। विशेष रूप से, यह दृष्टिकोण द्विआधारी सितारों के अध्ययन में बहुत उपयोगी था।

सर्कल के बीच में नियंत्रण केंद्र है, अग्रभूमि में एक बड़ी इमारत - दूरबीनों के लिए एक गैरेज, और इसमें एक सुरक्षा हॉकर रहता था।

नरब्री में दूरबीन ने खगोल विज्ञान में वास्तविक सफलता हासिल की। इसकी मदद से, बाइनरी सितारों सहित दर्जनों सितारों के कोणीय आयामों को मापना संभव था। इससे हर्ट्ज़स्प्रंग-रसेल आरेख को पूरक करना, दिवंगत सितारों के विकास से निपटना, तारकीय मुकुट देखना और यह पता लगाना संभव हो गया कि उनमें क्या हो रहा है ... गहनता की इंटरफेरोमेट्री ने ज्योतिषीय उपकरणों के बीच सम्मान की जगह ले ली, लेकिन इसका उदय नए रेडियो दूरबीनों पर हुआ।

क्या दो दूरबीनों को आगे भी ले जाया जा सकता है? बेशक! हां, और इसे क्यों ले जाना है, आप पृथ्वी पर किसी भी दो रेडियो टेलीस्कोप ले सकते हैं और उन्हें जोड़े में काम कर सकते हैं। इसे सुपर लॉन्ग बेस इंटरफेरोमेट्री कहा जाता है ।। उसी समय, टेलीस्कोपों ​​को वास्तविक समय संचार की आवश्यकता नहीं होती है: उनसे एक संकेत रिकॉर्ड किया जा सकता है और फिर संसाधित किया जा सकता है; मुख्य बात यह है कि माप एक साथ किए जाते हैं। उनके बीच की दूरी को बदलने के बजाय, समय की देरी को बदल दिया जाता है - जैसे तारकीय इंटरफेरोमीटर में।

अतिरिक्त-लंबे ठिकानों के साथ रेडियो इंटरफेरोमेट्री के संचालन का सिद्धांत।

दुनिया के नक्शे पर रेडियो दूरबीन (बिना किसी मतलब के)। कोई भी जोड़ा रेडियो इंटरफेरोमीटर बना सकता है।

एक टेलीस्कोप पृथ्वी के व्यास का आकार - किसने सोचा होगा! यह पता चला, और यह सीमा नहीं है। एक दूरबीन को अंतरिक्ष में क्यों नहीं लॉन्च किया, और इसे पृथ्वी के किसी एक के साथ जोड़ा? यह पहली बार सैल्यूट -6 स्टेशन पर किया गया था, इसके टेलीस्कोप को विशाल आरटी -70 के साथ इवपोटेरिया के पास मिलाया गया था:

बड़े व्यास के कारण - पहले से ही 10 मीटर - उन्होंने डॉकिंग यूनिट पर टेलीस्कोप को ठीक करने का फैसला किया, और काम पूरा करने के बाद बस इसे अनहुक कर दिया और इसे दूर धकेल दिया (आपको कहीं प्रगति प्रगति की जरूरत है)। लेकिन टेलीस्कोप ने अलग तरह से फैसला किया और स्टेशन की इमारत से चिपके रहने में कामयाब रहा। मुझे बाहरी अंतरिक्ष में जाना था। जैसे ही अंतरिक्ष यात्री वालेरी र्यूमिन ने ऐन्टेना को पकड़ने वाली केबलों में से एक को काट दिया, उसने तुरंत झटका दिया और ठीक उसी पर उड़ गई। मुझे चकमा देना था। सामान्य तौर पर, अंतरिक्ष यात्रियों का वास्तविक जीवन ग्रेविटी :) से कभी हीन नहीं होता है।

खैर, आज के लिए निर्माण का चरम पौराणिक रेडियोस्ट्रोन्स परियोजना हैस्पेस टेलीस्कोप आर-टेलिस्कोप के साथ। यह एक दीर्घवृत्तीय कक्षा में 340 हज़ार किलोमीटर की दूरी पर मौजूद है। दूसरे रिसीवर के रूप में, ज़मीन-आधारित दूरबीनों में से एक का चयन मौसम और कार्यों के आधार पर किया जाता है।

तीन वर्षों में रेडियोएस्ट्रॉन की सफलताएं प्रभावशाली हैं: उन्होंने कई क्वासर्स, रिलेटिविस्टिक जेट्स के आकार को निर्धारित करने, अंतरिक्ष मेसर्स के व्यवहार का निरीक्षण करने और पल्सर की असामान्य संरचना की खोज करने में कामयाबी हासिल की ... ज़ेलेनोटॉट ने कुछ परिणामों के बारे में अच्छी तरह से बात की । आज, रेडियोएस्ट्रॉन का निरीक्षण जारी है, इसके लिए कार्यों को आगे लंबे समय तक निर्धारित किया जाता है, और मुझे यकीन है कि यह हमें नए परिणामों के साथ खुश करना जारी रखेगा।

हैनबरी ब्राउन और ट्विस ने एक और वैज्ञानिक क्रांति की। तीव्रता इंटरफेरोमीटर - समझने योग्य, स्थापित करने में आसान, अविश्वसनीय रूप से प्रभावी - खगोलविदों के हाथों में एक शक्तिशाली उपकरण बन गया। लेकिन उनके काम में कुछ क्षणों की दुविधा थी। सबसे अधिक, यह आश्चर्यजनक था कि शिफ्ट किए गए दूरबीनों के लिए g ⁽²⁾ ठीक दो के बराबर क्यों है :

यह माना जाता था कि यह किसी तरह स्टार के शोर से जुड़ा था, लेकिन यह बिल्कुल स्पष्ट नहीं था। हमारे नायक जागरूक थे या नहीं, वे पूरी तरह से नई दुनिया से एक कदम दूर खड़े थे - क्वांटम ऑप्टिक्स ।

निरंतरता: भाग 3 । एम। फॉक्स के

स्रोत
। क्वांटम प्रकाशिकी: एक परिचय - ऑक्सफोर्ड यूनिवर्सिटी प्रेस, 2006.
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आर। हनबरी ब्राउन। बोफ़िन: ए पर्सनल स्टोरी ऑफ़ द अर्ली डेज़ ऑफ़ रेडार, रेडियो एस्ट्रोनॉमी एंड क्वांटम ऑप्टिक्स - ब्रिस्टल: एडम
हिल्गर, 1991. ग्लेज़कोव यू.एन., कोलेनिकोव यू.वी. बाह्य अंतरिक्ष में। - एम .: शिक्षाशास्त्र, 1990।
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चित्र: केडीपीवी , 1 , 2 , 4 , 5 , 7 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 ।

Source: https://habr.com/ru/post/hi386261/