AST1010 En kosmisk reise

Transkript

1 AST1010 En kosmisk reise Forelesning 6: Teleskoper Innhold Op>kk og teleskop Linse- og speilteleskop De vik>gste egenskapene >l et teleskop Detektorer og spektrometre Teleskop for andre bølgelengder enn synlig lys 1

2 Teleskop Teleskop danner bilder av objekter. Beny5et av Galileo Galilei 7l å betrakte sola, planetene og stjerner fra Andre like 7dlige brukere var Scheiner, Fabri7us, Harrison og Marius. To typer: Refraktorer beny5er linser for å lage bilder. Reflektorer gjør bruk av krumme glasspeil belagt med et lag av reflekterende metall. 3 Refleksjon og brytning 2

3 Linser Lys som faller inn på skrå? Lysstråler som faller inn på skrå brytes >l punkter i brennplanet (fokalplanet). Det går gjennom brennpunktet og er loddret på den op>ske aksen. 3

4 Fargefeil kroma>sk aberrasjon I linser vil stråler med ulik farge ikke ha fokus på samme sted. Bildet får derfor et farges>kk. 7 Kroma>sk korreksjon ved hjelp av 2 linser 8 4

5 Hulspeil og speilteleskop Lys inn langs aksen >l et parabolsk speil vil reflekteres fra overflaten og samles i et punkt. 9 Newtonsk teleskopmontering 5

6 Cassegrainmontering Med Cassegrainmontering føres lyset ut gjennom et hull i primærspeilet hulspeilet og fokus befinner seg på den op>ske aksen. All >lleggsapparatur monteres på aksen bak primærspeilet og konstruksjonen blir stødigere. 11 Fordelene med speilteleskop Speilene virker likt på alle bølgelengder, altså ingen fargefeil. Det er bare en flate som må formes nøyak>g ved sliping speiloverflaten. Speil kan lages mye større enn linser idet kravene >l glassets kvalitet er lavere. Absorpsjon og refleksjon av lys i linser er mye større enn tap ved refleksjon på speilflater, især for ultrafiolete bølgelengder. 12 6

7 Tre hovedegenskaper ved teleskop Forstørrelse. Lysinnsamlende evne. Oppløsning hvor godt greier teleskopet å skille mellom stjerner som står nær hverandre på himmelen. I hovedsak lager vi teleskop for å oppnå stor innsamling av lys slik at vi kan observere svakt lysende objekter. 13 Effekten av økende forstørrelse Stor forstørrelse minsker lysstyrken i bildet, minsker kontrasten, og minsker synsfeltet. 14 7

8 Lysinnsamlende evne Relatert >l størrelsen av linse eller primærspeil eller teleskopåpning. Mengden av lys som samles inn er proporsjonal med arealet >l denne så kalte aperturåpningen: A = (½) 2 π d 2, hvor d er diameter for åpningen. Øyets pupill: d = 5 millimeter, A = A 0 Amatørteleskop: d = 15 cm, A = 10 3 A 0 Palomarteleskopet: d = 5 m, A = 10 6 A 0 15 Oppløsningsevne Oppløsningsevne forteller hvor godt man skiller mellom to lyskilder som er nær hverandre på himmelen. Galileis teleskop forbedret øyet med en faktor 20. Hubbleteleskopet har git en faktor 60 i >llegg. 16 8

9 Brytningsbilder 17 Brytningsbildet for en rektangulær åpning 18 9

10 Brytningsbildet fra to kilder 19 To kilder nær hverandre 20 10

11 Marginalt oppløste kilder Her vises situasjonen med marginal oppløsning: Primært intensitetsmaksimum for den ene kilden faller på samme sted som posisjonen for første minimum i brytningsbildet >l den andre kilden. 21 Vinkeloppløsning noen tall Sentralt i spektralområdet for synlig lys, λ = 500 nm, er oppløsningsvinkelen: Amatørteleskop: D = 10 cm θ = ~ 1.25, Hubble Space Telescope: D = 2.5 m θ = ~ 0.05, git henholdsvis i radianer og buesekunder ( ). Stor diameter gir høy oppløsning. For teleskop på bakken bestemmes oppløsning i praksis av turbulens i jordas atmosfære

12 Registrering av lys: detektorer Tidligere benytet man nesten bare fotografiske plater. I dag brukes ulike typer fotoelektrisk registrering. Vanligst er s.k. CCD Charge Coupled Device. Figuren viser en CCD- brikke. 23 Prinsippet for spektrometre HviT lys faller inn på et refleksjonsgiter. Lysets splites opp i farger. Fargene spres ut og registreres med en detektor. Avbilding gir detaljerte spektra med linjer

13 Teleskop for alle bølgelengder Radioteleskop Synlig lys og infrarøde bølgelengder Røntgen- og gammateleskop 25 Radioteleskop Eksempel: Green Bank Telescope det største styrbare enkeltstående radioteleskop. Parabolsk speil samler stråling på en dipol- motager

14 27 Radiointerferometer 14

15 Very Large Array - Soccorro 29 HST 30 15

16 Observatorier på Mauna Kea 31 Keck- teleskopene 32 16

17 Swedish Solar Telescope 33 La Palma observatoriene 34 17

18 ESO i Chile SINFONI på Paranal 35 UV- og røntgenteleskop På bølgelengder i UV- og røntgen- området vil vanlige speil ikke reflektere lys. Refleksjonen er likevel høy ved streifende innfall. SeTer sammen speil med hyperbolske og parabolske flater

19 Chandra og XMM Skjema>ske skisser XMM - Newton Chandra

20 9/1/14 XMMs gullbelagte speil AST Teleskoper 39 Neste forelesning: Merkur, Venus, Jorda, månen og Mars 20