Umumiy astronomiya

§ 4.10. Radioteleskoplar

Radioastronomiya astronomiyaning yangi yo‘nalishlaridan biri hisoblanadi. U chastotalar diapazonining bir necha megagersdan (MGs - 100 m) taxminan 300 MGs (1 mm) gacha bo‘lgan intervalini qamrab oladi va shu bilan kuzatish mumkin bo‘lgan elektromagnit spektrni bir necha tartibga kengaytiradi. Radiointervalning quyi-chastotalar chegarasi ionosferaning noshaffofligi bilan belgilanadi, yuqori chastotalar chegarasi esa atmosferaning quyi qatlamlaridagi kislorod va suv tomonidan kuchli yutilish polosalari bilan belgilanadi. Ammo bu cheklashlarning birontasi ham mutloq emas va qulay shart-sharoitlar ostida radioastronomlar submillimetr sohasida yoki Quyosh dog‘larning minimumi davrlarida ionosferadagi tuyniqlar orqali ishlashligisi mumkin.

XX asr boshlarida Quyoshdan keladigan radionurlanishni kuzatishni urunib ko‘rilgan. Biroq, bu tajribalar natijalarga olib kelmadi, bunga sabab antenna-qabul qiluvchi sistemaning sizgirligi pastligi va kuzatuvlarning aksariyati o‘tkazilgan past chastotalarda ionosferaning noshaffofligi bo‘lgan. Kosmik radionurlanishning birinchi kuzuvlari keyinchalik amerikalik muhandis Karl G. Yanskiy tomonidan 1932-yilda momaqaldiroq paytida 20.5 MGs (14.6 m) da chaqmoq chaqnashi sababli radio g‘alayonlanishlarni o‘rganish paytida amalga oshirilgan. U 24 soatli davr bilan o‘zgaradigan, kelib chiqishi noma’lum bo‘lgan radiomanbani topdi. U biroz keyinroq ushbu nurlanishning manbasi Galaktika markazi yo‘nalishi bilan to‘g‘ri kelishini aniqladi.

Radioastronomiyaning asli tug‘ilishini 1930-yillarning oxiri bilan belgilasa bo‘ladi, shunda Grout Reber o‘zining o‘zi yasagan 9.5 metrli parabolik antenna yordamida sistematik kuzatishlarni boshlagan edi. Bundan keyin radioastronomiya juda tez rivojlanib ketdi va Koinot haqidagi bilimlarimizni kengatirib berdi.

Kuzatuvlar ham uzuluksiz (keng polosada) va spektral chiziqlarda (radio spektroskopiya) olib boriladi. Bizning Somon Yo‘limizning tuzilishi xaqidagi bilimlarimizning aksariyat qismi neytral vodorodning 21 santimetrdagi va yaqin vaqtdan boshlab 2.6 millimetrdagi uglerod monooksidi chiziqlarning radiokuzatuvlaridan olingan. Radioastronomiya muhim bo‘lgan qator ochilishlarga sabab bo‘lgan, masalan pulsarlar ham kvazarlar birinchi bo‘lib aynan radioastronomik kuzatuvlar orqali topilgan. Ushbu soha muhimligini fizika bo‘yicha Nobel mukofoti yaqin orada ikki marotaba radioastronomlarga berilganligidan ko‘rishimiz mumkin.

Radioteleskop nurlanishni obektiv yoki antennada eg‘ib, radiometr deb nomlanuvchi qabul qiuvchi yordamida uni elektr signaliga aylantiradi. So‘ngra bu signal kuchaytiriladi, detektorlanadi va integrallashtiriladi va chiqishda biron –bir yozib oluvchi vositaga, hozirgi kunda kompyuterda qayd etiladi. Qabul qilinayotgan signalning kuchsizligi sababli sezgirligi yuqori bo‘lgan qabul qilgichlardan foydalanish talab etiladi. Ko‘p hollarda kelayotgan nurlanishning shovqinini kamaytirish maqsadida ular sovutiladi, aksi holda shovqin manbadan kelayotgan signalni qoplab qo‘yishi mumkin. Radioto‘lqinlar ham elektromagnit nurlanish bo‘lganligi uchun ular ham oddiy yorug‘lik nurlari singari qaytadi va sinadi. Ammo radioastronomiyada ko‘pincha qaytaruvchi (aks etuvchi) teleskoplar qo‘llaniladi.

Past chastotalarda antennalar odatda dipol bo‘ladi (radio va televizorlarda ishtiladigan kabi), lekin yorug‘lik yig‘uvchi yuzani hamda ajrata olish qobiliyatini kattalashtirish maqsadida dipol massivlari ishlatiladi – u erda barcha dipol elementlari bir biriga ulangan bo‘ladi.

Eng ko‘p tarqalgan antenna bu parabolik reflektor bo‘lib, u xuddi optik ko‘zguli teleskop kabi ishlaydi. Katta to‘lqin uzunliklarda qaytaruvchi sirt bir tekis uzliksiz bo‘lishi shart emas, katta to‘lqin uzunligidagi fotonlar qaytaruvchi sirtidagi teshiklarni ko‘rmaydi va shuning uchun antenna odatda metallik to‘r (setka) ko‘rinishida yasaladi. Yuqori chastotada ishlash uchun esa nurlanishni qabul qiluvchi yuza juda ham silliq bo‘lishi shart, hattoki millimeter-submillimetr diapazonida esa radioastronomlar o‘zlarining radiometrlarini o‘rnatib, yirik optik ko‘zguli teleskoplardan foydalanishadi. Signalning kogerent (o‘zaro kelishilgan) kuchayishini ta’minlash maqsadida sirtning notekisliklari kuzatuv olib boriladigan to‘lqin uzunligining 1/10 qismidan kichik bo‘lishi kerak.

Optik hamda radioteleskoplar orasidagi asosiy farqi – ularni signal qayd etishida. Radioteleskoplar tasvir oluvchi teleskoplar emas (quyida keltiriladigan sintetik (sun’iy) teleskoplardan tashqari); buning o‘rniga antenna fokusida joylashgan karnay simon nurlovchi (rupornыy obluchatel) to‘plangan signalni qabul qilgichga yuboradi. Shu bilan to‘lqin uzunlini va faza xaqidagi ma’lumotlar saqlanadi.

Radioteleskopning – ajrata olish qobiliyatini optik teleskoplar uchunyozilgan (4.40)-formuladan keltirib chiqarish mumkin, ya’ni bu bo‘ladi, bu erda – kuzatilayotgan to‘lqin uzunligi, – apertura (antenna) diametri. Optik hamda radio nurlarning to‘lqin uzunliklari orasidagi nisbati taxminan 10,000 ni tashkil qilgani sababli, optik teleskoplardagi ajrata olish qobiliyatiga etish uchun diametri bir necha kilometrli antennalar talab etiladi. Radioastronomiyaning ilk kunlarida uning tan olinishi va rivojlanishi uchun uning eng katta xalaqit qiladigan omillaridan bu juda ham past ajrata olish qobiliyati bo‘lgan. Masalan, Yanskiy foydalangan antenna eng tor yo‘nalishda ajralganligi tahminan teng elpig‘ich-shaklli signalga ega bo‘lgan. Shuning uchun, radiodiapazondagi kuzatuvlarni optik kuzatuvlari bilan tenglashtirib bo‘lmaydi. Radiomanbalarni optik analoglari bilan moslashtirishning xech qanaqa imkoniyatlari bo‘lmagan.