Radioastronomia este o ramura a astronomiei . Ea studiaza 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 . In 1942 s-a descoperit radiatia radio a Soarelui , iar in 1946 a fost descoperita prima radiosursa cereasca . l5p10pd
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 . Astazi , cel mai frecvent astrii nu sunt observati in mod direct .
Fotografierea stelelor este folosita de la sfarsitul secolului al XIX-lea . Fata de ochi aceasta are un mare avantaj : o placa sau o pelicula fotografica acumuleaza putin cate putin lumina primita . Dupa mai multe ore de expunere se pot fotografia astrii mai putin luminosi . Dar placa sau pelicula degajata nu inregistreaza decat o foarte mica parte din lumina degajata . Acesta este motivul pentru care astazi sunt preferate aparate electronice mult mai sensibile . Imaginea apare pe un ecran in apropierea unui telescop sau la mii de km de acesta .
Ochiul si instrumentele optice sunt sensibile la lumina . Insa astrii emit si radiatii invizibile : unde radio , infrarosii , ultraviolete , raze x , raze gama . Astrii cei mai reci emit indeosebi radiatii infrarosii ; cei mai calzi sunt surse puternice de raze x si ultraviolete . Undele radio sunt captate de la sol cu ajutorul radiotelescoapelor . Celelalte radiatii sunt mai mult sau mai putin oprite de atmosfera .
In medie , 77% din energia radiatiei electromagnetice solare interceptate de sisemul Pamant-atmosfera reprezinta energia radiatiei reflectate la niveleul superior al atmosferei iar restul receptionata la suprafata Pamantului . La Pamant ajung numai radiatiile care nu sunt absorbite sau reflectate de atmosfera Pamantului . Radiatiile care ajung pe Pamant se situeaza in domeniile de frecventa care constitiue “ferestrele atmosferei” . Radiatiile electromagnetice cu lungimile de unda cuprinse intre 300 si 750 mm ( radiatiile vizibile sau optice ) nu sunt absorbite in atmosfera si ajung la suprafata Pamantlui . Tot in acest domeniu pentru 2 , 3 , 5 , 10 si 22 mm exista inca 5 ferestre foarte inguste . Radiatiile hertziene cu lungimea de unda cuprinsa intre 1 cm si 30 m constituie fereastra hertziana sau fereastra radio . Radiatiile hertziene cu lungimea de unda mai mare de 30 m sufera reflexia pe ionosfera .
Cu excepia catorva planete care au fost vizitate de sonde spatiale , tot ceea ce stim despre astrii se datoreaza luminii si celorlalte radiatii emise de astrii care ajung pana 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 si reflectate de planete . Cand lumina trece printr-un spectroscop , se obtine o banda in culorile curcubeului , strabatuta de dungi stralucitoare numita spectrul corpului . De asemenea asronomii folosesc spectrografe pentru a fotografia direct spectrele attrilor pe care ii tin sub observatie . Fotometrul permite masrarea intensitatii luminii primite de la astrii si deducerea temperaturilor .
Luneta si telescopul au in componensa lor un tub in care se afla un sistem optic numit obiectiv , care este orientat spre cer . Obiectivul este diferit pentru fiecare obiect in parte : cel al lunetei este format dintr-o lentila de sticla iar cel al telescopului este o oglinda in care se reflecta razele luminoase . Punand ochiul in spatele unui fel de lupa , ocularul , observam direct imaginea obtinuta . In plus o putem fotografia sau chiar inregistra si analiza cu ajutorul aparatelor electronice .
Performantele unui instrument astronomic depind de dimensiunile obiectivului : cu cat acesta este mai mare cu atat capteaza razele unor obiecte mai putin luminoase ; in plus un obiectiv cu diametru mare inlesneste separea unor puncte luminoase apropiate si observarea mai multor detalii . Pentru aceasta astronomii folsesc telescoape dotate cu oglinzi imense . Acestea sunt instalate in locuri inalte cum este varful Mauna Kea , din Hawaii , aflat la o inaltime de peste 4000 m .
Undele radio sunt captate la sol cu ajutorul telescoapelor speciale nimite radiotelescoape . Oglinda acestora nu mai este o piesa optica ci o suprafasa metalica de dimensiuni mult mai mari (in general cu un diametru intre 10 si 25 m) . Intensitatea undelor radio este atat de slaba , incat este necesara amplificarea lor inainte de a fireceptate si studiate . La fel ca in optica , instrumentele cele mai performante sunt cele care au cea mai mare suprfata de captare . Desigur este imposibila construirea unor radiotelescoape gigantice , cu dimensiuni de km patrati . Dar se pot obtine rezultate la fel de bune punand in functiune o serie de instrumente situate la distanta . 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 functioneaza toate in acelesi timp , dar inregistreaza pe banda semnalele pe care le-au captat si le combina imediat . Aceasta este tehnica interferometriei cu baza foarte extinsa .
Cel mai important grup de radiatii electromagnetice de origine extraterestra este acela al radiatiilor termice provenite de la Soare provenite de la Soare .
Soarele emite radiatii electromagnetice cel mai intens in domeniul vizibil . Aceasta radiatie este emisa de fotosfera , strat cu o grosime de cateva sute de km ce delimiteaza globul solar . Temperatura ei este de 6000 grade Kelvin . In cromosfera solara au loc eruptii solare care elibereaza o enorma cantitate de energie . Materia este proiectata in coroana si particule de atomi accelerate pana la viteze foarte mari sunt expulzate in spatiul interplanetar . Aceste fenomene sunt insotite de o emisie de raze x , de unde radio , si , in cazul eruptiilor mai puternice de lumina vizibila . Cand ajung in apropierea Pamantului si cad in atmosfera in special deasupra regiunilor polare creeaza aurorele polare . Deasemenea ele peturba propagarea undelor radio in jurul globului . Uneori ele produc chiar defectarea retelelor de distribuire a electricitatii . Undele radio emise de Soare au lungimi de unda care cresc cu inaltimea stratului emisiv . Astfel fotosfera emite lungimi milimetrice , cromosfera pe lungimi centimetrice iar coroana pe lungimi decametrice si metrice . Coroana care are o temperatura de 1.000.000 grade Kelvin emite si radiatii X .
Alt grup de radiatii electromagnetice de origne extraterestra este cel constituit din radiatiile de sincrotron . Radiatia sincrotrona este emisa de electroni cu viteza apropiata de cea a luminii care descriu miscari spirale in lungul liniilor de camp ale unor campuri magnetice foarte intense , existente in unele formatii stelare . Radiatia sincrotrona a fost identificata prima oara in radiatia optica si radio a obiectului ceresc de stralucire slaba , numit nebuloasa Crab .
Electronii cu energii mari si foarte mari care apar in formatiile stelare si care sunt franati in campul nucleelor intalnite in substanta care compune galaxiile produc un alt tip de radiatii numite radiatii de franare .
Progresul spectaculos al radioastronomiei se datoreaza radiotelescoapelor din ce in ce mai perfectionate . Radiotelescopul recepteaza radiatii cu lungimi de unda de la 1 mm pana la 20 m . Are o antena cu sistem reflector care o almenteaza , un sistem radioreceptor si un echipament de inregistrare .
Unele dintre cele mai importante descoperiri astronomice din ulimul timp ( quasarii , pulsarii , moleculele interstelare ) se datoreaza radiotelescoapelor .
Quasarii
Din 1963 astronomii au identificat niste obiecte care pareau a fi nucleul foarte luminos al unor galaxii active indepartate . Cum ele semanau cu niste 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 semnifica radiosurse astronomice cvasistelare . Astronomii au cautat motivul pentru care quasarii emit atata energie . Se crede ca acestia au in centrul lor o gaura neagra cu o masa de ordinul a milioane de ori mai mare decat cea a Soarelui . Inainte de a fi inghitit de gaura neagra , gazul din jur formeaza un turbion si devine foarte cald . In consecinta el emite o radiatie foarte intensa care corespunde energiei fantastice degajate de quasari . Astronomii cred ca quasarii sunt cei mai indepartati astrii care sunt cunoscuti astazi . Intradevar razele spectrului lor sunt mereu puternic decalate spre rosu. Acest lucru ne face sa credem ca ei sunt situati extrem de departe . Tinand cont de stralucirea lor aparenta deducem ca sunt de la 100 pana la 1000 de ori mai stralucitori decat galaxiile , avand totodata un diametru de 100 de ori mai mic ! Datorita distantei la care se presupune ca se afla quasarii ofera informatii despre trecutul Universului . Lumina lor a calatorit miliarde de ani in spatiu inainte de a ajunge la noi ; ea ne vorbeste deci despre univers asa cum arata el acum miliarde de ani .
Pulsarii
O supragiganta rosie ( adica o stea cu diametru de 1000 de ori mai mare decat Soarele ) explodeaza dar nu este distrusa complet de explozie . Aceasta ii dezveleste doar miezul care este format din fier . El sufera o compresie fantastica si se reduce la inceput la dimensiunea unei mici sfere cu un diametru de numai 20 km care cantareste insa pana la 500 milioane de tone pe centimetru cub . Pentru a transforma Pamantul intr-un astru cu o densitate asemanatoare , ar trebui , fara a-i modifica masa sa il reducem la un diametru de 30 m . In ceea ce a mai ramas din stea materia devine atat de comprimata incat , atomii sunt striviti . Ea se reduce la un amestec de particule atomice numite neutroni . Stelele de neutroni sunt atat de mici si de puttin luminoase incat pot trece neobservate . Cu toate acestea astronomii au identificat cateva , pulsarii fiindca acestia emit radiatii care ajung la noi sub forma unor impulusuri periodice . Pulsarii sunt deci stele de neutroni care se invartesc foarte repede in jurul propriilor axe emitand un fascicul de unde radio sau alte radiatii intr-o anumita directie . Acest fascicul baleiaza in spatiu ca un girofar . Cand Pamantul il traverseaza poate fi observat . Apoi dispare si poate fi observat di nou cand steaua a facut un tur complet , peste o fractiune de secunda sau cateva secunde mai tarziu . Sute de stele neutronice au fost reperate in acest fel . Acestea se numesc pulsari ( din engleza pulsating stars ) fiindca radiatiile lor ne parvin la intervale foarte regulate , ca si cum aceste stele ar pulsa . Primii pulsari au fost descoperiti in 1967 , la observatorul radioastronomic de la Cambridge .