AST1010 En kosmisk reise Forelesning 6: Op;kk Teleskoper De vik;gste punktene: 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
Op;kk Refleksjon og brytning 2
Linser (brytning) Brennpunkt: Matema;sk i slekt med ellipsens brennpunkt (Keplers 1. lov) Parabolsk speil (refleksjon) 3
Teleskop Teleskop danner bilder av objekter. Beny5et av Galileo Galilei 7l å betrakte sola, planetene og stjerner fra 1609. To typer: Refraktorer beny5er linser for å lage bilder. Reflektorer gjør bruk av krumme speil av glass belagt med et lag av reflekterende metall. 7 Tre hovedegenskaper ved teleskop 1. Forstørrelse. 2. Lysinnsamlende evne. 3. 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. 8 4
Lys som faller inn på skrå? Lysstråler som faller inn på skrå brytes ;l punkter i brennplanet (fokalplanet). Det går gjennom brennpunktet og er loddrez på den op;ske aksen. Fargefeil kroma;sk aberrasjon I linser vil stråler med ulik farge ikke ha fokus på samme sted. Bildet får derfor et farges;kk. 10 5
Kroma;sk korreksjon ved hjelp av 2 linser AST1010 - Teleskoper 11 Hulspeil og speilteleskop Lys inn langs aksen ;l et parabolsk speil vil reflekteres fra overflaten og samles i ez punkt. 12 6
Newtonsk teleskopmontering AST1010 - Teleskoper 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. 14 7
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 ultrafioleze bølgelengder. 15 Effekten av økende forstørrelse Stor forstørrelse minsker lysstyrken i bildet, minsker kontrasten, og minsker synsfeltet. 16 8
Vik;gst: Lysinnsamlende evne Relatert ;l størrelsen av linse eller primærspeil eller teleskopåpning. Jo større (diameter på) aperturåpning, jo mer lys kan samles inn: 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 17 Oppløsningsevne Hvor godt man skiller mellom to lyskilder som er nær hverandre på himmelen. Galileis teleskop forbedret øyet med en faktor 20. Hubbleteleskopet: En faktor 1200. 18 9
Diffraksjon: Lys gjennom spalte hzps://crea;vecommons.org/licenses/by- sa/3.0/deed.en 10
Brytningsbilder AST1010 - Teleskoper 21 Brytningsbildet for en rektangulær åpning (2 dimensjoner) AST1010 - Teleskoper 22 11
Brytningsbildet fra to kilder 23 To kilder nær hverandre kan se ut som en kilde med dårlig oppløsning AST1010 - Teleskoper 24 12
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. 25 Vinkeloppløsning Amatørteleskop: Oppløsning på 1.25 Ikke nok ;l å se parallaksevinkel fra nærmeste stjerne (under 1 ) gode instrumenter var nødvendig for å bekrele parallakse i det heliosentriske verdensbildet Større diameter gir høyere oppløsning. For teleskop på bakken bestemmes oppløsning i praksis av turbulens i jordas atmosfære. 26 13
Registrering av lys: detektorer Tidligere benyzet man nesten bare fotografiske plater. I dag brukes ulike typer fotoelektrisk registrering. Figur: CCD Charge Coupled Device. AST1010 - Teleskoper 27 Prinsippet for spektrometre HviZ lys faller inn på et refleksjonsgizer. Lysets splizes opp i farger. Fargene spres ut og registreres med en detektor. Avbilding gir detaljerte spektra med linjer. 28 14
Teleskop for alle bølgelengder Radioteleskop Synlig lys og infrarøde bølgelengder Røntgen- og gammateleskop (i ballonger og satellizer, for denne strålingen når ikke ned ;l bakken) 29 Bare en del av strålingen når ned ;l jordoverflaten: Radiobølger, synlig lys (+ liz infrarødt) 30 15
Radioteleskop Parabolsk speil samler stråling på en dipol- mozager. AST1010 - Teleskoper 31 Arecibo (Puerto Rico): Verdens største radioteleskop (305 m diameter) AST1010 - Teleskoper 32 16
Hvorfor er radioteleskop så svære? Oppløsningsevnen bedre med større diameter Men oppløsningsevnen blir dårligere (med samme diameter) for lange bølgelengder Radiobølger har lange bølgelengder, så vi trenger ;lsvarende store teleskoper for å få god oppløsning i denne delen av spekteret AST1010 - Teleskoper 33 Radiointerferometer: Flere radioteleskop sammen for bedre oppløsning AST1010 - Teleskoper 17
Very Large Array - Soccorro AST1010 - Teleskoper 35 Romteleskop: Hubble Space Telescope AST1010 - Teleskoper 36 18
Hvorfor romteleskop? Ulemper: Dyre å sende opp Vanskelige å reparere (Hubble- teleskopet) Fordeler: Vik;gst: Alle bølgelengder (ingen stråling stoppes av jordatmosfæren) Ikke lysforurensning (fra byer o.l.) Ikke avhengige av godt vær Ingen turbulens i atmosfæren som gjør bildet utydelig (men turbulens kan håndteres med adap9v op9kk) AST1010 - Teleskoper 37 Observatorier på Mauna Kea AST1010 - Teleskoper 38 19
Keck- teleskopene AST1010 - Teleskoper 39 Swedish Solar Telescope AST1010 - Teleskoper 40 20
La Palma- observatoriene AST1010 - Teleskoper 41 ESO i Chile SINFONI på Paranal AST1010 - Teleskoper 42 21
Hvor plasserer man bakketeleskop? Stabile værforhold (tørr lul) ørkenområder Høyt over havet (mindre atmosfære ut ;l rommet) oell/platåer Langt fra menneskelig bebyggelse Bryggen i Bergen er et eksempel på et svært dårlig sted å bygge teleskop 22
På bølgelengder i UV- og røntgen- området vil vanlige speil ikke reflektere lys. Refleksjonen er likevel høy ved streifende innfall. UV- og røntgenteleskop SeZer sammen speil med hyperbolske og parabolske flater. 45 Chandra og XMM Skjema;ske skisser XMM - Newton Chandra 46 23
30/01/18 AST1010 - Teleskoper 47 XMMs gullbelagte speil AST1010 - Teleskoper 48 24