Kita hidup di sebuah planet kecil di dekat sebuah bintang kecil di sebuah galaksi raksasa, yang bagaimanapun juga hilang dalam luasnya alam semesta yang luar biasa. Hampir segala sesuatu yang ada di luar angkasa sangat jauh dari kita, dan beberapa benda dipisahkan dari kita oleh jarak yang tak terbayangkan.
Tapi kami sangat penasaran dan ingin tahu apa yang ada di sekitar kami. Kami beruntung - alam semesta tidak diam. Semua proses yang terjadi di ruang angkasa disertai dengan fenomena, yang konsekuensinya dalam berbagai bentuk, dan terutama dalam bentuk gelombang elektromagnetik, mencapai kita. Dengan menangkap mereka, kita mengetahui esensi dari peristiwa yang terjadi di Semesta, mempelajari hal-hal baru tentang dunia yang tidak akan pernah bisa kita dapatkan. Dan alat yang disebut teleskop membantu kita dalam hal ini.
Hari ini kami akan memberi tahu Anda tentang beberapa dari mereka yang tampaknya menarik bagi kami, dan yang mungkin tidak Anda ketahui. Dan pada contoh mereka, kami akan menunjukkan bagaimana teleskop dari berbagai jenis berbeda satu sama lain. Anda juga akan belajar tentang tujuan yang ditetapkan para ilmuwan untuk mereka.
Teleskop yang terlihat
Sejak zaman kuno, orang telah mengamati langit. Bahkan sebelum munculnya teleskop, peta bintang pertama disusun, semua bintang tetap digabungkan menjadi rasi bintang, dan mereka yang mengubah posisinya relatif terhadap bintang lain ditandai sebagai "berkeliaran" - ini adalah bagaimana para astronom kuno menemukan planet-planet.
Planet pertama yang ditemukan dengan teleskop adalah Uranus. Ditemukan oleh astronom Inggris William Herschel pada tahun 1781. Meskipun planet ini kadang-kadang terlihat dengan mata telanjang, pengamat sebelumnya mengira itu sebagai bintang redup. Tapi Herschel bukanlah orang pertama yang mengarahkan teleskop ke langit. Untuk pertama kalinya, astronom Italia Galileo Galilei menggunakan teleskop untuk mengamati objek luar angkasa pada awal abad ke-17. Penemuan empat bulan Jupiter pada tahun 1610 adalah salah satu peristiwa terpenting pada waktu itu.
Sejak itu, astronomi telah berubah. Bima Sakti telah hancur menjadi bintang-bintang yang terpisah. Sejumlah besar bintang baru ditemukan di langit. Ada gunung dan kawah di bulan, dan bintik-bintik di matahari. Dan semua ini berkat teleskop optik, atau teleskop optik. Tetapi lebih tepatnya, teleskop dalam jangkauan tampak, karena untuk sebagian besar sejarah astronomi, hanya cahaya tampak yang diamati dengan perangkat ini. Deteksi gelombang dalam rentang inframerah dan ultraviolet masih belum tersedia pada waktu itu.
Dalam teleskop seperti itu, gambar benda langit yang diperbesar diamati dengan mata, detektor gelombang elektromagnetik alami kita, atau difoto. Kami masih menggunakan teleskop optik di mana-mana.
Salah satu teleskop terbesar di planet ini adalah Teleskop Sangat Besar. Namanya diterjemahkan sebagai "teleskop yang sangat besar". Memang, ini bahkan bukan satu teleskop, tetapi seluruh kompleks dari empat teleskop utama dan tambahan yang sama. Teleskop ini terletak di Observatorium Paranal - salah satu observatorium astronomi paling terkenal di dunia. Itu dibangun pada akhir abad terakhir dan dioperasikan oleh European Southern Observatory (ESO). Terlepas dari kenyataan bahwa observatorium itu adalah Eropa, ia terletak di Amerika Selatan - di Chili. Di sini, di puncak Gunung Cerro Paranal, di Gurun Atacama, terdapat kondisi yang sangat baik untuk mengamati langit, transparansi atmosfer yang tinggi, dan sejumlah besar hari yang cerah.
Teleskop yang sangat besar
Selain "keluarga" VLT, ada juga teleskop survei VISTA dan Teleskop Survei VLT. Dan di dekatnya, di Gunung Armasones, pembangunan European Extremely Large Telescope (EELT) dimulai pada tahun 2017. Diameter cermin tersegmentasi akan menjadi 39,3 meter.
Yang pertama dari empat teleskop VLT utama mulai beroperasi pada tahun 1998, dan menjadi cermin monolitik terbesar di dunia dengan diameter, di depan teleskop BTA (Large Azimuth Telescope) Rusia yang terletak di desa Nizhny Arkhyz. Diameter cermin teleskop Rusia terbesar dan terbesar di Eurasia adalah 6 m.
Tiga teleskop yang tersisa selesai pada tahun 2000. Mereka semua memiliki cermin yang sama dengan diameter 8, 2 meter. Pada Januari 2012, untuk pertama kalinya, dimungkinkan untuk menggabungkannya menjadi mode interferometer - yang disebut VLTI. Hal ini memungkinkan untuk mendapatkan teleskop yang setara dengan teleskop dengan cermin tunggal berdiameter 16,4 m.
Empat teleskop tambahan lainnya memiliki diameter cermin 1,8 meter. Mereka dapat melakukan perjalanan di rel di sekitar teleskop utama dan dirancang untuk pengamatan interferometrik. VLT memungkinkan pengamatan dalam berbagai gelombang elektromagnetik: baik dalam rentang tampak dan ultraviolet dekat, serta dalam inframerah dekat dan tengah. Dalam beberapa hal, Teleskop Sangat Besar bahkan melampaui Hubble - mungkin salah satu teleskop paling terkenal di zaman kita.
Teleskop Hubble adalah proyek bersama AS-Eropa. Ini adalah yang pertama dari empat Observatorium Luar Angkasa Besar NASA, masing-masing didedikasikan untuk eksplorasi ruang angkasa di wilayah spektrum elektromagnetiknya sendiri. Hubble "melihat" langit dalam spektrum ultraviolet, tampak dan inframerah dekat.
Teleskop Hubble
Itu diluncurkan ke orbit rendah bumi (569 km) pada tahun 1990 oleh pesawat ulang-alik Discovery. Dalam 27 tahun beroperasi, astronot NASA mengunjungi observatorium lima kali untuk pemeliharaan. Sebenarnya, Hubble telah tiba di orbit dengan cacat pada cermin utama. Hanya selama misi pemeliharaan pertama, pada tahun 1993, sistem koreksi penyimpangan bola COSTAR dipasang pada teleskop untuk memperbaiki kekurangan cermin. Untuk ini, fotometer kecepatan tinggi yang dipasang sebelumnya harus dikorbankan. Diameter cermin utama Hubble adalah 2,4 m, panjang fokus teleskop adalah 57,6 m Teleskop itu sendiri adalah reflektor dari sistem Ritchie-Chretien.
Negara kita belum membangun teleskop raksasa dan meluncurkan observatorium optik ke luar angkasa. Rusia hari ini mengambil jalan yang sedikit berbeda. Sejak awal 2002, Universitas Negeri Lomonosov Moskow telah mengembangkan jaringan global teleskop robotik MASTER (Sistem Astronomi Seluler Teleskop Robotik). Delapan teleskop jaringan ini sudah beroperasi di Rusia, Argentina, Afrika Selatan, dan Spanyol (di Kepulauan Canary). Tugas mereka termasuk survei langit terus menerus dalam mode otomatis. Mereka mengungkapkan objek baru, banyak di antaranya kemudian diamati secara lebih rinci di observatorium astronomi lainnya di dunia.
Setiap observatorium dilengkapi dengan server pemrosesan data yang kuat dan perangkat lunak khusus. Semua tindakan, mulai dari membuka kubah, yang dilakukan oleh sensor awan, hingga memproses informasi yang diterima, dilakukan dalam mode otomatis. Robot sendiri menentukan arah survei langit. Informasi ditransmisikan melalui Jaringan ke pusat data MSU.
Jaringan pemantauan ruang angkasa global MASTER MSU
Teleskop dilengkapi dengan perangkat penunjuk ultra-cepat dan terhubung ke sistem peringatan. Mereka dapat berbelok dalam beberapa puluh detik ke titik tertentu di langit setelah menerima penunjukan target (peringatan).
Jaringan, tersebar di berbagai benua, terdiri dari robot teleskop ganda kecil dari sistem Hamilton dengan diameter cermin 0,4 meter, panjang fokus 1 meter, dan bidang pandang 4 derajat persegi. Jaringan MASTER global adalah yang terdepan dalam pengamatan awal emisi optik dari semburan sinar gamma. Di antara penemuannya adalah asteroid, komet, dan supernova yang berpotensi berbahaya dari berbagai jenis.
Jangkauan inframerah
Lebih dari dua ratus tahun telah berlalu sejak saat astronom Inggris William Herschel pada tahun 1800 menemukan radiasi yang tidak terlihat oleh mata, yang ia sebut kalori, yaitu termal (kemudian dinamai inframerah). Setelah menguraikan sinar matahari menjadi spektrum, Herschel menemukan bahwa zona yang diterangi oleh cahaya ungu adalah yang paling sedikit dipanaskan di pelangi, dan yang terpenting - merah. Tetapi area gelap di dekat area merah semakin menghangat.
Namun, astronomi inframerah yang sesungguhnya mulai berkembang pada 50-an abad terakhir, ketika, setelah kemajuan pertama dalam astronomi radio, para ilmuwan menyadari bahwa ada sejumlah besar informasi di luar rentang panjang gelombang yang terlihat.
Tetapi pengamatan dari Bumi dalam rentang inframerah memiliki sejumlah kesulitan. Atmosfer planet ini tidak kondusif untuk penerimaan radiasi inframerah berkualitas tinggi. Nitrogen dan oksigen menghilangkannya, dan karbon dioksida, ozon dan, pertama-tama, uap air menyerapnya. Oleh karena itu, observatorium inframerah terletak di daerah dataran tinggi, atau diangkat ke stratosfer dan ke orbit.
Teleskop observasi inframerah paling kuat di dunia, terletak di ketinggian 2518 m di atas permukaan laut, terletak di Gurun Atacama Chili di Observatorium Paranal yang sudah kita kenal. Teleskop ini adalah VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy). Ia bekerja di wilayah spektrum inframerah dekat.
KAMERA Inframerah Vista
Cermin utamanya memiliki diameter 4,1 meter. Dan itu dibuat di Rusia, di wilayah Moskow, di pabrik kaca optik Lytkarino. Butuh waktu 2 tahun untuk memolesnya. Panjang fokus teleskop adalah 12,1 m, resolusi sudut 0,34 detik busur.
Teleskop hanya memiliki satu instrumen detektor - VIRCAM (Vista InfraRed CAMera), kamera tiga ton yang berisi 16 detektor khusus yang peka terhadap cahaya inframerah, dengan resolusi total 67 juta piksel. Teleskop ini, seperti VLT, dioperasikan oleh European Southern Observatory. Kantor pusatnya terletak jauh dari teleskop, di kota kecil ilmiah Jerman Garching, 16 kilometer utara Munich.
Teleskop itu ditugaskan pada Desember 2009. Tujuannya adalah pemetaan sistematis belahan langit selatan. VISTA menghasilkan 300 gigabyte informasi setiap malam. Tugas utamanya adalah mencari objek menarik untuk studi lebih lanjut dan lebih rinci dengan bantuan teleskop lain. Misalnya, menggunakan VLT terdekat.
Uap air di atmosfer menyerap sebagian besar gelombang inframerah dalam perjalanannya ke permukaan bumi. Untuk melihat langit tidak hanya dalam jarak dekat-inframerah, Anda harus pergi lebih tinggi. Pada 50-an dan 70-an abad terakhir di AS, untuk pengamatan semacam itu, mereka menggunakan teleskop Stratoscope-1 dan Stratoscope-2 yang ditempatkan pada balon dan dikendalikan oleh radio. Naik ke ketinggian 24 kilometer, mereka memungkinkan untuk mempelajari spektrum inframerah planet dan bintang. Sekarang teleskop semacam itu ditempatkan di pesawat terbang.
American Stratospheric Observatory SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) terletak di atas pesawat berbadan lebar Boeing 747SP. Penerbangan berlangsung di ketinggian 12-14 km. Sekitar 85% dari seluruh spektrum inframerah sudah tersedia di sini. Ini memungkinkan untuk membawa kualitas "gambar" yang dihasilkan lebih dekat ke tingkat observatorium ruang angkasa. Teleskop reflektor terletak di bagian belakang badan pesawat. Cermin utamanya memiliki diameter efektif 2,5 meter. Para ilmuwan memiliki tujuh instrumen ilmiah, yang meliputi kamera, spektrometer, dan fotometer yang beroperasi dalam rentang inframerah dekat, tengah, dan jauh. Beberapa dari mereka dirancang untuk mengamati fenomena tertentu, yang lain - untuk berbagai tugas. Proyek ini merupakan kemitraan antara NASA dan German Aerospace Center (DLR). Observatorium udara ini berbasis di Armstrong Research Center di Palmdale, California (AS). Teleskop SOFIA melihat cahaya pertamanya pada 26 Mei 2010.
SOFIA Observatorium Stratosfer Amerika
Keuntungan yang tidak diragukan dari observatorium udara adalah bahwa pesawat dapat terbang ke hampir semua titik di planet ini, sehingga memungkinkan untuk melakukan pengamatan di belahan langit utara dan selatan. Objek pengamatan terakhir pesawat ini adalah asteroid sabuk Kuiper 2014 MU69. Seperti yang Anda ketahui, ini adalah target baru yang dipilih oleh NASA untuk penelitian oleh pesawat ruang angkasa New Horizons. Probe akan terbang melewatinya pada 1 Januari 2019. Oleh karena itu, badan tersebut berangkat untuk memeriksa sekitar asteroid untuk membuat penerbangan probe melewati objek lebih aman. Tahun ini ternyata menjadi kesempatan. Kandidat yang mungkin untuk planet kerdil harus melintasi piringan bintang yang jauh. Pengamatan menunjukkan bahwa MU69 2014 kemungkinan besar adalah objek ganda yang unik, dan bukan satu, seperti yang diasumsikan sebelumnya. Untuk mengamati fenomena ini, SOFIA pergi ke langit di atas Samudra Pasifik.
Bahkan lebih tinggi, sudah di orbit, dan tidak berarti dekat Bumi, tetapi heliosentris, teleskop Herschel telah berhasil bekerja selama 4 tahun. Ini menjadi observatorium ruang angkasa pertama yang sepenuhnya mempelajari radiasi inframerah di orbit. Dan, di samping itu, observatorium inframerah terbesar hingga saat ini, mengambil telapak tangan dari Observatorium Besar NASA keempat - teleskop Spitzer dengan diameter cermin 0,85 meter dan panjang fokus 10,2 meter.
Parameter serupa "Herschel" jauh lebih besar. Cerminnya, "direkatkan" dari 12 elemen, memiliki diameter 3,5 meter. Jarak fokus teleskop adalah 28,5 meter. Ini juga mengungguli pendahulunya dalam lebar spektrum yang tersedia, rentang panjang gelombangnya adalah dari 60 hingga 670 m versus 3-180 m untuk Spitzer.
Teleskop "Herschel"
Herschel secara resmi menyelesaikan misi ilmiahnya pada Juni 2013. Selama empat tahun beroperasi, observatorium luar angkasa terletak 1,5 juta kilometer dari planet kita, dekat titik Lagrange kedua (L2) dari sistem Bumi-Matahari.
Observatorium membawa tiga instrumen ilmiah: kamera dengan spektrometer resolusi rendah (PACS), penerima gambar spektral dan fotometrik (SPIRE) dan sensor heterodyne untuk mendeteksi radiasi inframerah jauh (HIFI).
Tujuan teleskop Herschel adalah untuk mempelajari bagian inframerah dari radiasi dari benda-benda di tata surya dan Bima Sakti, serta benda-benda di luar Galaksi kita, hingga benda-benda yang jaraknya miliaran tahun cahaya.
Teleskop Luar Angkasa James Webb diperkirakan akan diluncurkan ke orbit Oktober mendatang. Ini dianggap sebagai pengganti teleskop Hubble, tetapi tidak seperti itu, Webb terutama merupakan observatorium ruang inframerah. Diameter cermin utama observatorium baru adalah 6,5 meter. Ini adalah ukuran cermin terkecil yang memungkinkan Anda melihat cahaya dari galaksi terjauh.
Teleskop Luar Angkasa James Webb
Jangkauan ultraviolet
Seperti yang Anda ketahui, radiasi ultraviolet yang berlebihan berbahaya bagi organisme hidup. Lampu ultraviolet digunakan untuk mendisinfeksi air, udara, dan berbagai permukaan. Tapi atmosfer bumi juga melindungi kita dari radiasi ultraviolet kosmik. Dan itu juga mencegah para astronom untuk mengamati dalam kisaran ini. Semua ini terutama disebabkan oleh lapisan ozon yang terletak di ketinggian 20–70 km. Oleh karena itu, pengamatan dalam kisaran ultraviolet harus dilakukan dari atmosfer atas atau dari luar angkasa.
Radiasi ultraviolet di luar tepi ungu pelangi ditemukan oleh fisikawan Jerman Johann Ritter pada tahun 1801. Dan sejarah astronomi ultraviolet dimulai pada tahun 1947. Di Amerika Serikat, pengamatan pertama dilakukan menggunakan rudal FAU-2 Jerman yang ditangkap. Penelitian dilanjutkan dengan menggunakan roket geofisika ketinggian tinggi.
Sejak akhir tahun 60-an, satelit bumi buatan khusus telah digunakan. Pada tahun 1972, Amerika Serikat meluncurkan Copernicus Space Observatory (OJSC-3), dan pada tahun 1983, Astron domestik terbang dengan teleskop ultraviolet 80 sentimeter di dalamnya. Perangkat untuk memotret dan mempelajari objek dalam kisaran ultraviolet juga dipasang di teleskop Hubble. Berkat yang terakhir, dimungkinkan untuk pertama kalinya mengamati aurora ultraviolet di Saturnus, Jupiter, dan bulannya Ganymede. Sebuah teleskop kecil ultraviolet jauh (Far Ultraviolet Camera / Spectrograph, UVC) juga dibawa ke bulan oleh para astronot NASA.
Observatorium Astrofisika "Astro"
Pesawat ruang angkasa Swift adalah salah satu observatorium modern di mana teleskop ultraviolet UVOT (UltraViolet / Optical Telescope) dipasang, dirancang untuk pengamatan dalam rentang panjang gelombang 170 hingga 650 nm dan memiliki diameter cermin 0,3 m. Ini adalah standar untuk ruang observatorium jenis ini teleskop dari sistem Ritchie – Chretien.
Pesawat ruang angkasa cepat
Namun, observatorium orbital Swift, yang diluncurkan ke luar angkasa pada tahun 2004, memiliki tujuan khusus. Dilengkapi dengan tiga instrumen ilmiah, observatorium ruang angkasa multi-panjang gelombang dirancang untuk mempelajari semburan sinar gamma. UVOT hanyalah salah satu dari tiga alat yang diperlukan untuk mendeteksi sisa-sisa cahaya optik (ultraviolet) dari ledakan sinar gamma.
Ledakan sinar gamma kosmik adalah semburan energi jangka pendek berskala besar yang diamati di galaksi jauh. Ledakan gamma awal biasanya diikuti oleh "pijaran sisa" berumur panjang yang dipancarkan pada panjang gelombang yang lebih panjang, termasuk UV. Sebagian besar GRB yang diamati dipancarkan selama ledakan supernova. Berkat alat Swift, untuk pertama kalinya dimungkinkan untuk mengamati kilatan seperti itu sejak awal. Supernova SN 2008D, yang meletus pada 9 Februari 2008, terletak sekitar 88 juta tahun cahaya jauhnya di galaksi NGC 2770 (konstelasi Lynx).
Salah satu proyek paling sukses di bidang astronomi ultraviolet adalah teleskop ruang angkasa ultraviolet yang mengorbit GALEX (Galaxy Evolution Explorer), diluncurkan ke orbit pada tahun 2003 dari pesawat ruang angkasa L-1011 Stargazer menggunakan kendaraan peluncuran Pegasus-XL.
Pesawat ruang angkasa Galex
Awalnya, diasumsikan bahwa observatorium akan beroperasi di orbit selama dua setengah tahun, tetapi ternyata misi itu berlangsung selama sembilan tahun. Pesawat ruang angkasa itu berada di orbit dekat bumi dengan ketinggian 697 km. Sebuah teleskop Ritchie-Chretien dengan diameter cermin 0,5 meter dan panjang fokus 3 meter dipasang di kapal. Bidang pandang teleskop adalah 1,2 derajat.
Salah satu penemuan yang paling mengejutkan dari teleskop GALEX adalah ekor raksasa dari debu dan gas yang ditemukan di dekat bintang Mira di konstelasi Cetus. Bintang ganda ini, terletak pada jarak 417 sv. tahun, perhatian para astronom menarik sedini 1596, tetapi sampai 2007 tidak pernah diamati dalam kisaran ultraviolet. Ekor mirip komet memiliki panjang 13 tahun cahaya, tiga kali jarak dari Matahari ke bintang terdekat, Proxima Centauri.
Bintang Dunia di konstelasi Cetus, gambar dari teleskop GALEX
Jangkauan sinar-X
Sumber sinar-X - quasar, bintang neutron, lubang hitam - juga tidak dapat diakses untuk pengamatan dari Bumi. Yang terakhir tidak memancarkan sinar-X sendiri, tetapi memaksa bahan yang jatuh ke dalamnya untuk memancarkan. Sumber radiasi sinar-X kosmik yang paling dekat dengan kita adalah Matahari.
Dan karena atmosfer bumi tidak tembus cahaya untuk sinar-X, untuk pengamatan pertama dalam kisaran ini, detektor sinar-X ditempatkan pada roket dan balon di ketinggian. Kemudian dimungkinkan untuk mengetahui bahwa Matahari juga merupakan sumber radiasi sinar-X. Benar, ia hanya memancarkan sepersejuta energinya dalam jangkauan sinar-X.
Pesawat ruang angkasa pertama dengan detektor sinar-X di dalamnya adalah satelit Uhuru, diluncurkan oleh Amerika Serikat pada tahun 1970. Nama yang tidak biasa itu karena peluncurannya dilakukan pada 12 Desember, pada peringatan 7 tahun kemerdekaan Kenya. Dan pusat ruang angkasa laut Italia "San Marco", dari mana satelit itu dikirim ke orbit, terletak di lepas pantai negara ini. Dalam bahasa Swahili, bahasa resmi Kenya, nama satelit itu berarti "kebebasan". Nama desainnya adalah pesawat ruang angkasa X-Ray Explorer. Tapi begitu berada di orbit, itu segera berganti nama.
Satelit Uhuru
Hasil kerja satelit adalah serangkaian penemuan mendasar dalam astrofisika. Berkat observatorium, pulsar sinar-X, sumber sinar-X variabel, telah ditemukan. Untuk pertama kalinya, mereka menyusun peta seluruh langit dalam rentang sinar-X. Katalog yang dibuat berdasarkan hasil karya Uhuru ini mencakup 339 sumber sinar-X.
Tapi Uhuru bukanlah teleskop. Pesawat ruang angkasa tidak memiliki sistem optik yang dirancang untuk mengumpulkan dan memfokuskan radiasi yang melewati aperture. Di sini Anda perlu memahami bahwa kuanta sinar-X memiliki energi yang sangat tinggi. Ini berarti bahwa mereka praktis tidak membiaskan materi dan hampir selalu diserap olehnya. Sangat sulit untuk membuat cermin sinar-X, terutama lensa.
Chandra Space Observatory adalah salah satu teleskop sinar-X paling terkenal. Yang ketiga dari empat Observatorium Besar NASA. Bersama dengan tahap atas IUS, observatorium diluncurkan ke orbit di ruang kargo pesawat ulang-alik Columbia pada tahun 1999.
Observatorium Luar Angkasa "Chandra"
Teleskop adalah salah satu satelit terjauh di Bumi. Tahap atas mengangkat observatorium ke orbit yang sangat elips dengan puncak 134.527,6 km dan perigee 14.307,9 km. Orbit semacam itu memungkinkan pengamatan terus menerus selama 55 jam dari periode 65 jam orbit pesawat ruang angkasa. Pada puncaknya, orbit melampaui orbit satelit geostasioner dan sabuk radiasi. Observatorium itu dinamai untuk menghormati ilmuwan Amerika asal India Subrahmanyan Chandrasekhar, salah satu astrofisikawan terbesar abad ke-20.
Cermin konvensional, dan terlebih lagi lensa, tidak cocok untuk astronomi sinar-X. Oleh karena itu, dalam teleskop sinar-X, digunakan sistem optik yang hanya menggunakan cermin insiden miring. Di dalamnya, sinar X-ray "meluncur" di sepanjang permukaan cermin (sistem Voltaire). Diameter maksimum cermin sinar-X multilayer Chandra adalah 1,2 m, resolusi sudut adalah 0,5 detik busur. Jarak fokus 10 meter.
Instrumen sinar-X juga dipasang di atas observatorium ruang angkasa Swift. XRT (X-ray Telescope) digunakan untuk mengukur kurva fluks, spektrum, dan luminositas dari ledakan sinar gamma, serta kegigihannya dalam rentang dinamis yang luas. Diameternya 0,51 meter, dan panjang fokusnya 3,5 meter. Seperti teleskop Chandra, XRT adalah teleskop Voltaire.
Rentang gamma
Radiasi gamma berdekatan dengan sinar-X, tetapi sinar gamma memiliki lebih banyak energi. Ini adalah bentuk paling energik dari radiasi elektromagnetik dengan energi foton di atas 100 keV. Radiasi di bawah 100 keV dianggap sinar-X dan merupakan subjek astronomi sinar-X. Emisi sinar gamma membutuhkan energi kolosal, oleh karena itu, seperti dalam astronomi sinar-X, objek yang agak "eksotis" menjadi objek studi: pulsar, sisa-sisa supernova, inti galaksi aktif, dll.
Sebagian besar sinar gamma yang berasal dari luar angkasa diserap oleh atmosfer bumi, sehingga astronomi gamma tidak dapat berkembang sampai memungkinkan untuk meningkatkan detektor gamma di seluruh atau setidaknya sebagian besar atmosfer menggunakan balon dan pesawat ruang angkasa.
Compton Space Observatory diluncurkan ke orbit oleh pesawat ulang-alik Atlantis pada 5 April 1991 dan beroperasi hingga 4 Juni 2000. Setelah itu, satelit dideorbit secara terkendali, dan sisa-sisanya, yang tidak terbakar di atmosfer, jatuh ke Samudra Pasifik.
Observatorium Luar Angkasa "Compton"
Berbeda dengan observatorium Chandra, Compton, untuk menghindari pengaruh sabuk radiasi, ditempatkan di orbit dekat bumi dengan ketinggian 450 km. Artinya, di bawah ikat pinggang. Observatorium Compton juga merupakan bagian dari seri Observatorium Besar, yang kedua setelah Teleskop Luar Angkasa Hubble. Dinamakan setelah Arthur Holly Compton, ilmuwan Amerika, pemenang Hadiah Nobel dalam fisika untuk karyanya yang berkaitan dengan fisika radiasi gamma.
Empat instrumen utama observatorium mencakup kisaran energi dari 20 keV hingga 30 GeV.
Di antara hasil paling signifikan dari misi Compton adalah kompilasi peta langit berkualitas tinggi dalam sinar gamma dengan energi di atas 100 MeV. Selama operasinya, teleskop telah mencatat lebih dari 3000 semburan sinar gamma. Ditemukan semburan sinar gamma pendek dari awan petir di atmosfer bumi.
Teleskop ruang angkasa sinar gamma Fermi dianggap sebagai salah satu penerus Compton. Observatorium diluncurkan ke orbit pada 11 Juni 2008 dengan roket Delta II 7920-H. Ini adalah proyek bersama Amerika Serikat, Prancis, Jerman, Italia, Jepang, dan Swedia. Ketinggian orbit satelit adalah 550 km. Hingga 26 Agustus 2008, perangkat itu disebut GLAST (Gamma-ray Large Area Space Telescope) dan dinamai ulang untuk menghormati fisikawan Italia Enrico Fermi, pelopor fisika energi tinggi, penerima Hadiah Nobel dalam fisika pada tahun 1938 dan salah satu " bapak" bom atom.
Teleskop Fermi
Instrumen utamanya adalah Large Area Telescope (LAT), teleskop sinar gamma yang dirancang untuk pengamatan dalam rentang energi dari beberapa puluh MeV hingga ratusan GeV. Dalam bidang pandangnya adalah sekitar seperlima dari langit. Instrumen lain, Fermi GBM, adalah detektor ledakan sinar gamma yang dapat dideteksi di seluruh langit, kecuali bagian yang disembunyikan planet kita darinya.
Salah satu penemuan paling menarik yang dibuat oleh teleskop adalah penemuan gelembung Fermi pada tahun 2010 - formasi raksasa yang membentang di kedua arah dari bidang cakram Bima Sakti untuk jarak sekitar 25 ribu tahun cahaya di setiap arah. Kedua gelembung merupakan sumber radiasi energi tinggi.
Gelembung Fermi
Penemuan penting lainnya datang tak lama setelah deteksi pertama gelombang gravitasi oleh observatorium LIGO. Ahli astrofisika yang bekerja dengan teleskop Fermi mengatakan bahwa mereka dapat secara kasar mengidentifikasi area langit di mana terdapat dua lubang hitam, penggabungan yang telah menghasilkan gelombang gravitasi yang baru ditemukan. Detektor Fermi GBM merekam ledakan energi tinggi bertepatan dengan waktu pendaftaran gelombang gravitasi. Daerah perkiraan meliputi konstelasi Cetus dan Pisces.
Instrumen untuk astronomi gamma juga dipasang di atas Observatorium Swift. Monitor semburan sinar gamma BAT (Burst Alert Telescope) adalah instrumen ketiganya dan dirancang untuk mendeteksi dan menentukan koordinat semburan sinar gamma. Ini beroperasi dalam kisaran 15-150 keV.
Jangkauan radio
Hampir semua objek luar angkasa merupakan objek kajian radio astronomi. Untuk pertama kalinya, gelombang radio asal astronomi ditemukan oleh fisikawan dan insinyur radio Amerika Karl Jansky pada tahun 1932. Mempelajari interferensi radio atmosfer dalam rentang panjang gelombang meter, ilmuwan merekam suara radio konstan yang tidak diketahui asalnya. Kebisingan berkorelasi dengan hari-hari sidereal, dan oleh karena itu, sumbernya jelas berada di luar angkasa. "Suara bintang" paling kuat ketika antena radio diarahkan ke bagian tengah Galaksi kita. Sejak saat itu, banyak teleskop radio, baik besar maupun kecil, muncul di Bumi dan di luar angkasa.
Pada 2016, China menyelesaikan pembangunan teleskop yang disebut sebagai teleskop radio terbesar di dunia. FAST (Five ratus meter Aperture Spherical Telescope), seperti namanya, memiliki permukaan reflektif (reflektor) dengan diameter 500 meter. Hanya perlu dicatat bahwa teleskop radio berbeda. RATAN-600 Rusia, yang terletak di Karachay-Cherkessia, dekat desa Zelenchukskaya, memiliki diameter 576 m, tetapi tidak seperti mitranya di Cina, ini adalah teleskop radio dengan bukaan kosong. Sederhananya, antenanya adalah sebuah cincin. RATAN-600 adalah teleskop radio cincin terbesar dengan antena profil variabel. Itu ditugaskan kembali pada tahun 1974.
Teleskop CEPAT
Area pengumpulan teleskop FAST adalah 70.000 m2, dan panjang fokusnya adalah 140 m. Dibutuhkan telapak tangan di antara teleskop radio aperture yang diisi dari teleskop radio Amerika yang dipasang di Arecibo (diameter 304, 8 m). FAST terletak di selatan Cina di provinsi Guizhou. Itu dibangun dalam depresi alami. Dan selama pembangunannya, sekitar 9.000 orang harus dipindahkan dari daerah sekitarnya.
Rentang frekuensi operasi teleskop radio adalah dari 70 MHz hingga 3,0 GHz, yang sesuai dengan radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang 0,1 hingga -4,3 m dan evolusi galaksi serta memecahkan banyak masalah ilmiah lainnya.
Saat ini sedang dibangun, teleskop radio SKA (Square Kilometer Array) adalah salah satu proyek paling ambisius dalam astronomi radio abad ini. Namanya dapat diterjemahkan sebagai "permukaan pengumpulan kilometer persegi". Tapi ini, tentu saja, tidak berarti bahwa itu akan memiliki cerminan dari area seperti itu dan akan lebih cepat dari CEPAT dalam hal ini. Tidak, teleskop ini akan dirancang berbeda.
Teleskop radio SKA
SKA adalah interferometer, yaitu akan terdiri dari beberapa teleskop radio yang terletak pada jarak satu sama lain. Lebih tepatnya, dari ribuan teleskop radio kecil-antena yang terletak pada jarak puluhan meter hingga ribuan kilometer. Apalagi, salah satu radio interferometer terbesar di dunia ini akan berlokasi di dua benua sekaligus: di Afrika (Afrika Selatan) dan Australia. Pada saat yang sama, bagian Australia sebagian akan berlokasi di negara tetangga Selandia Baru. Markas besar proyek ini berbasis di Jodrell Bank Observatory di Inggris. Pilihan Belahan Bumi Selatan dan, khususnya, negara-negara yang ditunjukkan untuk penempatan antena teleskop bukanlah kebetulan, karena di bagian planet inilah pandangan terbaik Galaxy disediakan, dan tingkat interferensi radio kurang.
Pengamatan awal direncanakan untuk tahun 2020, dan penyelesaian konstruksi pada tahun 2030. SKA akan memungkinkan pengamatan terus menerus dari 50 MHz hingga 30 GHz. Untuk menyediakan berbagai frekuensi radio yang diterima, berbagai jenis elemen antena digunakan dalam teleskop. Sensitivitasnya diperkirakan lebih dari 50 kali lipat dari teleskop radio lain yang ada saat ini.
Kemampuan SKA akan dirancang untuk mengatasi berbagai masalah dalam astrofisika, kosmologi, dan astrofisika partikel. Teleskop akan memperluas jangkauan alam semesta yang dapat diamati. Dengan bantuannya, diasumsikan, adalah mungkin untuk melihat ke masa lalu awal dan memperoleh data tentangnya pada usia hanya beberapa juta tahun setelah Big Bang, yaitu pada saat bintang-bintang dan galaksi-galaksi pertama memiliki baru mulai terbentuk.
Ada juga teleskop radio di orbit. Teleskop radio ruang angkasa pertama di dunia dipasang pada Juli 1978 di stasiun orbit Soviet Salyut-6. Itu adalah "KRT-10" (Teleskop Radio Luar Angkasa dengan cermin antena berdiameter 10 meter). Itu dikirim ke stasiun oleh pesawat ruang angkasa kargo Progress-7 dan bekerja selama dua bulan.
Hari ini, penerusnya yang sebenarnya, observatorium ruang angkasa Spektr-R, juga dikenal sebagai Radioastron, berada di orbit. Pesawat ruang angkasa diluncurkan ke orbit rendah bumi pada 18 Juli 2011 oleh roket Zenit. Ia mengorbit dalam orbit elips dengan perigee 10 651,6 km dan apogee 338 541,5 km. Pada puncaknya, ia praktis mencapai orbit Bulan dan menggunakan gravitasinya untuk memutar bidang orbitnya.
Observatorium Luar Angkasa "Spektrum-R"
Diameter antena Spectra-R adalah 10 meter, panjang fokus 4,22 m. Adapun resolusi, proyek Radioastron memungkinkan memperoleh resolusi sudut tertinggi dalam seluruh sejarah pengamatan Semesta. Resolusi sudut yang sangat tinggi dicapai saat menggunakan teleskop radio yang mengorbit bersama dengan berbasis darat dan menggunakan metode interferometrik. Hampir 340.000 kilometer ini adalah diameter maksimum dari "piringan" konvensional teleskop radio, atau, seperti yang dikatakan para ilmuwan, pangkalan. Basis ekstra panjang. Banyak teleskop radio terbesar di planet ini sudah bekerja sama dengan observatorium luar angkasa Rusia. Tugas ilmiah utama dari proyek ini adalah mempelajari objek astronomi dengan resolusi sudut hingga beberapa persejuta detik. Empat rentang frekuensi yang tersedia untuk pengamatan astronomi: 92 cm, 18 cm, 6, 2 cm dan 1, 19-1, 63 cm.
Teleskop ini dimaksudkan untuk pengamatan radioastrofisika objek ekstragalaksi dengan resolusi sangat tinggi, serta untuk mempelajari karakteristik plasma dekat Bumi dan antarplanet.
Observatorium Neutrino
Dimungkinkan untuk memperoleh informasi tentang proses yang terjadi di Alam Semesta dengan mendaftarkan tidak hanya gelombang elektromagnetik. Ada satu cara lagi. Fluks neutrino melewati seluruh Alam Semesta tanpa menemui hambatan apa pun dalam perjalanannya. Neutrino adalah partikel subatomik, netral secara elektris, dan massanya sangat kecil sehingga baru belakangan ini dapat dipastikan bahwa partikel itu memang ada. Fluks neutrino lahir dalam proses reaksi nuklir dan membawa informasi unik tentang proses fisik di bagian dalam bintang. Neutrino berinteraksi sangat lemah dengan materi dan sangat sulit dideteksi. Tapi bagaimanapun itu berhasil.
Terletak di Kutub Selatan, IceCube adalah observatorium neutrino terbesar di dunia. Terletak di stasiun Antartika Amerika Amundsen-Scott. IceCube adalah detektor neutrino raksasa yang ditempatkan jauh di bawah permukaan. Lubang-lubang dalam dibuat di ketebalan es Antartika, di mana karangan bunga vertikal dari kabel kuat dengan detektor optik (pengganda foto) yang dipasang padanya diturunkan ke kedalaman 1450 hingga 2450 meter. Setiap karangan bunga tersebut terdiri dari 60 detektor.
Observatorium IceCube
Ribuan sensor tersebar di satu kilometer kubik es Antartika yang jernih. Dan es memainkan peran utama dalam mendeteksi neutrino.
Sebuah partikel yang praktis tidak berinteraksi dengan materi hanya dapat dideteksi dengan menjebak muon - partikel sekunder yang lahir ketika neutrino bertabrakan dengan atom oksigen dalam molekul air (dalam hal ini, air beku). Pada gilirannya, muon, yang bergerak dalam media yang cukup padat, menimbulkan foton radiasi Cherenkov yang terlihat - kilatan cahaya biru. Dalam ketebalan es Arktik yang transparan inilah detektor optik IceCube mencatatnya. Terlepas dari kenyataan bahwa IceCube terletak di Kutub Selatan, tugasnya adalah mendaftarkan neutrino astrofisika yang datang melalui Bumi dari belahan utara langit.
Dan meskipun diyakini bahwa astronomi neutrino baru pada awal perjalanannya, tidak dapat dikatakan bahwa belum ada yang melakukan penelitian seperti itu sebelumnya. Nama observatorium neutrino tertua di dunia adalah observatorium neutrino Baksan yang terletak di Kabardino-Balkaria di bawah lereng Gunung Andyrchi. Ini telah beroperasi sejak tahun 1970-an dan berada di bawah yurisdiksi Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia. Tetapi di sini, alih-alih air dan es, sekitar 50 ton galium logam cair, yang terletak di 7 reaktor kimia, digunakan sebagai target.
Kehadiran observatorium besar di Belahan Bumi Selatan membutuhkan penciptaan observatorium neutrino dengan kekuatan serupa di Belahan Bumi Utara. Ini akan memungkinkan pengamatan sumber neutrino berenergi tinggi di seluruh bola langit. Dan observatorium semacam itu akan dibangun di negara kita. Dan tempat yang paling cocok untuk ini adalah Danau Baikal, yang terkenal dengan air dan kedalamannya yang jernih.
Sejak 2015, teleskop neutrino multi-megaton skala laut dalam Dubna telah mulai beroperasi di dasar Danau Baikal. Ini adalah kluster pertama dari teleskop neutrino skala kilometer kubik Baikal-GVD (Gigaton Volume Detector) yang sedang dibangun.
"Dubna" berisi 192 sensor optik yang direndam dalam air transparan Danau Baikal hingga kedalaman 1.300 meter. Hari ini teleskop ini sudah menjadi salah satu dari tiga detektor neutrino terbesar di planet ini. Langkah selanjutnya dalam pengembangan proyek ini adalah peningkatan volume teleskop secara bertahap dengan menambahkan cluster baru. Alhasil, pada 2020 direncanakan akan dibuat instalasi yang terdiri dari 10-12 cluster dengan total volume sekitar 0,5 meter kubik. km.
Observatorium Gelombang Gravitasi
Pada awal musim panas ini, kolaborasi internasional LIGO-Virgo kembali mengumumkan pendaftaran ledakan gelombang gravitasi. Dan ini adalah ketiga kalinya dalam sejarah ketika kami berhasil menangkap sinyal seperti itu. Itu berasal sekitar tiga miliar tahun yang lalu sebagai akibat dari pendekatan dalam spiral dan penggabungan berikutnya dari dua lubang hitam, sekitar 19 dan 31 massa matahari. Mereka bergabung menjadi satu lubang hitam besar, kehilangan sekitar dua massa matahari dalam prosesnya. Penggabungan semacam itu merupakan ledakan kekuatan yang sangat besar. Tetapi hanya semua energinya yang tidak masuk ke radiasi elektromagnetik, tidak menjadi partikel, tetapi menjadi osilasi ruang dan waktu - gelombang gravitasi. Proses penggabungan memakan waktu kurang dari satu detik, dan pada saat penggabungan, kecepatan lubang hitam mencapai 60% dari kecepatan cahaya.
Astronomi gelombang gravitasi adalah cabang astronomi observasional yang berkembang. Dan saat ini kami hanya memiliki dua laboratorium di dunia yang dirancang untuk mendeteksi gelombang gravitasi.
Proyek Amerika LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) mencakup dua detektor yang identik. Salah satunya di Amerika Serikat bagian tenggara di Livingston, Louisiana, dan yang lainnya di barat laut di Hanford, Washington. Jarak antara detektor adalah 3002 kilometer. Karena itu, dua detektor mendaftarkan sinyal dengan interval kecil. Dan ini memungkinkan Anda untuk menentukan perkiraan arah dari mana sinyal ini berasal.
Detektor LIGO (Livingston)
Setiap unit adalah sistem berbentuk L, terdiri dari dua selang vakum setinggi empat kilometer di dalamnya. Interferometer Michelson yang dimodifikasi dipasang di dalam sistem semacam itu.
Ada alasan lain mengapa memiliki dua detektor itu penting. Hanya jika sinyal didaftarkan oleh semua detektor, itu akan dianggap benar-benar ada, dan ledakan yang terlihat pada monitor bukanlah kesalahan perangkat. Tetapi ketika detektor Virgo Prancis-Italia akhirnya beroperasi, maka akan ada lebih sedikit alasan untuk ragu, dan akurasi deteksi akan meningkat secara nyata.
Detektor Virgo terletak di European Gravity Observatory (EGO) di komune Cashina dekat kota Pisa di Italia. Ini sedikit lebih kecil dari detektor LIGO: masing-masing lengannya memiliki panjang 3 kilometer.
Detektor Virgo
Virgo sensitif terhadap gelombang gravitasi pada rentang frekuensi yang luas dari 10 hingga 10.000 Hz. Ini seharusnya memungkinkan untuk mendeteksi gelombang gravitasi yang disebabkan oleh penggabungan sistem biner (bintang, lubang hitam, pulsar), serta gelombang yang menyertai ledakan supernova. Apalagi baik di Bima Sakti maupun di galaksi lain, misalnya di galaksi gugus Virgo terdekat. Oleh karena itu nama proyek.
Astronomi gelombang gravitasi baru saja dimulai. Beberapa observatorium serupa akan segera muncul di planet ini. Salah satunya sudah dibangun di Jepang (KAGRA), dan di India mereka berencana meluncurkan detektor LIGO-India pada 2022.
Dan, tentu saja, cepat atau lambat instrumen gelombang gravitasi akan muncul di luar angkasa. Pada 18 Juli tahun ini, misi satelit LISA Pathfinder berakhir. Diluncurkan oleh ESA pada tahun 2015, pesawat ruang angkasa menguji teknologi yang dibutuhkan untuk membangun observatorium gelombang gravitasi Evolved Laser Interferometer Space Antenna (eLISA). Badan Antariksa Eropa berencana untuk meluncurkannya pada tahun 2034.
Observatorium ELISA
Proyek ini melibatkan pengiriman tiga pesawat ruang angkasa ke luar angkasa, yang akan ditempatkan di puncak segitiga sama sisi dengan panjang masing-masing sisi 2,5 juta kilometer. Seperti observatorium gelombang gravitasi berbasis darat, eLISA menggunakan interferometri laser. Tiga satelitnya membentuk interferometer Michelson raksasa, di mana dua satelit dependen bertindak sebagai reflektor, dan satu, satelit utama, bertindak sebagai sumber sinar laser dan detektor. Saat gelombang gravitasi bergerak melalui interferometer, panjang kedua lengan eLISA berubah karena distorsi ruang-waktu.
Kesimpulan
Astronomi terus berkembang. Dalam beberapa dekade, teleskop saat ini akan dilengkapi dengan instrumen pengamatan yang lebih canggih.
Astronomi telah melalui beberapa revolusi selama keberadaannya. Pada awal abad ke-17, berkat Galileo, seorang pria pertama kali melihat ke langit dengan mata bersenjata. Pada abad terakhir, "monopoli optik" dihilangkan, dan astronomi menjadi universal - langit "menyala" di seluruh spektrum radiasi elektromagnetik. Hari ini kita berada di ambang revolusi baru yang melibatkan neutrino dan gelombang gravitasi. Dan terobosan ini tidak akan menjadi yang terakhir.
Masa depan astronomi menjanjikan hal yang menarik. Kami akan menemukan jawaban atas banyak teka-teki Semesta dan, seperti siswa yang baik, kami akan menerima sebagian dari yang baru darinya. Dan kita sudah akan mencari jawaban dengan bantuan teleskop baru, prinsip operasi yang hari ini, mungkin, bahkan tidak dapat kita bayangkan.