تیلسکوپ کیسے کام کرتے ہیں: نظری، ریڈیو اور خلائی رصد گاہیں

تیلسکوپ کا بنیادی کام انسانی آنکھ سے زیادہ برقی مقناطیسی تابکاری جمع کرنا اور اسے توجہ میں لانا ہے۔ تیلسکوپ کے اہم آئینے، عدسے یا اینٹینے کا قطر — اس کی کھول — دو چیزیں طے کرتا ہے: یہ کتنی کمزور روشنی جمع کر سکتا ہے، اور یہ کتنی حوصلہ افزائی سے تفصیل کو الگ کر سکتا ہے، امریکی نیشنل ریڈیو ایسٹرونومی رصد گاہ (NRAO) کے مطابق۔ بڑی کھول کا مطلب ہے کہ کمزور، زیادہ دور کی اشیاء نظر آتی ہیں اور بہتر ڈھانچے نظر آتے ہیں۔

نظری تیلسکوپ: عدسے، آئینے اور ماحولیاتی مسئلہ

کلاسیکی نظری تیلسکوپ مرئی روشنی کو عدسوں (ریفریکٹرز) یا آئینوں (ریفلیکٹرز) سے جمع کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، Hubble Space Telescope ایک عکاسی ڈیزائن استعمال کرتا ہے: روشنی 2.4 میٹر کے concave بنیادی آئینے سے ٹکراتی ہے، تقریباً 0.3 میٹر کے چھوٹے سیکنڈری آئینے میں اچھلتی ہے، اور بنیادی آئینے میں سوراخ سے واپس سائنس کے آلات تک پہنچتی ہے، ناسا کی Goddard Space Flight Center کے مطابق۔ یہ دو آئینے کی ترتیب، جسے Ritchey-Chrétien ڈیزائن کہا جاتا ہے، نظر کے وسیع میدان میں تصاویر کو تیز رکھنے کے لیے بنایا گیا ہے۔

زمین پر، بہترین سائٹیں بھی ماحولیاتی ہنگامہ سے متاثر ہوتی ہیں، جو ستاروں کو چمکتا ہے اور اچھی تفصیل کو دھندلا کر دیتا ہے، European Southern Observatory (ESO) کے مطابق، جو چلی میں Very Large Telescope چلاتا ہے۔ ESO کا حل موافق نظریات ہے: ایک wavefront سینسر ناپتا ہے کہ ستارے کی روشنی کو کیسے بگاڑا گیا ہے، اور ایک کمپیوٹر سے کنٹرول شدہ deformable آئینہ حقیقی وقت میں خرابی کو ٹھیک کرتا ہے۔ جب کوئی روشن قدرتی ستارہ ہدف کے قریب نہ ہو، تو ESO اوپری ماحول میں ایک طاقتور لیزر کو مصنوعی حوالہ ستارہ بنانے کے لیے داغتا ہے۔ ESO کہتے ہیں کہ یہ اصلاح زمینی نقطہ نظر کو مرئی موج لمبائی میں خلائی تیلسکوپ کی تصاویر جیسا تیز بنا سکتا ہے، خلائی تیلسکوپ کی لاگت کے ایک حصے پر۔

کچھ تیلسکوپ کو زمین سے اوپر جانا کیوں ضروری ہے

زمین کا ماحول صرف تصاویر کو دھندلا نہیں کرتا — یہ مکمل طور پر موج لمبائیوں کو روکتا ہے۔ فلکیات کی تعلیمی سائٹ Las Cumbres Observatory کے مطابق، ماحول بنفشی روشنی، ایکس رے، گاما رے اور زیادہ تر انفراریڈ تابکاری کو جذب یا منعکس کرتا ہے، بنیادی طور پر مرئی روشنی، کچھ انفراریڈ، اور ریڈیو spectrum کے حصوں کو گزارتے ہوئے۔ یہی وجہ ہے کہ ان روک شدہ موج لمبائیوں کا مطالعہ کرنے کے لیے بنائی گئی رصد گاہیں — جیسے Chandra Observatory (ایکس رے پر توجہ مرکوز)، Fermi Space Telescope (گاما رے)، اور انفراریڈ مشنیں جیسے Spitzer اور Herschel — کو ماحول سے اوپر مدار میں ہونا ہوگا، نہ کہ پہاڑ کی چوٹی پر بیٹھا ہوں۔

X-ray تیلسکوپ کو بھی مرئی روشنی والوں سے بالکل مختلف نظری ڈیزائن کی ضرورت ہے۔ Chandra X-ray Center at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics کے مطابق، X-ray فوٹون اتنے توانائی بخش ہیں کہ وہ ایک روایتی آئینے کے ذریعے سیدھے چلے جاتے ہیں جو انہیں سامنے سے مار رہے ہیں، بالکل ایسے جیسے ایک گولی دیوار سے گزر جائے۔ Chandra کا حل اپنے آئینوں کو زاویے میں رکھنا ہے تاکہ X-ray کم زاویے سے ٹکرائیں اور توجہ میں اچھلیں، بالکل ایسے جیسے پتھر پانی میں چھلانگ لگائے۔ Chandra چار بیرل کی شکل کے آئینے کی جوڑیاں استعمال کرتا ہے جو کچھ ایٹموں کی نرمی تک پالش کی جاتی ہیں اور iridium سے کوٹ کی جاتی ہیں، تقریباً 1.3 micrometers کے اندر منسلک — انسانی بالوں کی چوڑائی کا ایک چھوٹا سا حصہ، Chandra X-ray Center کے مطابق۔

انفراریڈ دیوہ: دھول کے ذریعے دیکھنا اور وقت میں واپس جانا

James Webb Space Telescope (JWST) مرئی سرخ سے mid-infrared موج لمبائی تک روشنی دیکھنے کے لیے بنایا گیا ہے، تقریباً 0.6 سے 28.8 microns کا احاطہ کرتے ہوئے، ناسا کے مطابق۔ اس کا بنیادی آئینہ 18 hexagonal سونے کی پوشاک والے حصوں میں 6.6 میٹر پھیلا ہوا ہے، جو اسے Hubble کے جمع کرنے والے علاقے سے تقریباً 5.6 گنا بڑا دیتا ہے۔ سونا اس لیے منتخب کیا گیا تھا کیونکہ یہ سرخ سے mid-infrared روشنی کو خاص طور پر اچھی طرح منعکس کرتا ہے۔ ناسا کہتے ہیں کہ سائز اور موج لمبائی کی رینج کا یہ امتزاج Webb کو 13.5 بلین نوری سال سے زیادہ دور گیلیکسیوں کی کمزور انفراریڈ روشنی دیکھنے کی اجازت دیتا ہے، اور وہ انفراریڈ روشنی دھول کے گھنے بادلوں سے گزر سکتا ہے جو Hubble کے آلات دیکھ سکنے والی زیادہ تر مرئی روشنی کو روک دیتے ہیں۔ Webb سورج-زمین L2 نقطے میں مدار رکھتا ہے، زمین سے تقریباً 1.5 ملین کلومیٹر، جہاں یہ سورج اور زمین دونوں کے گرم، روشنی بکھرنے والے اثرات سے واضح رہتا ہے۔

ریڈیو تیلسکوپ: ڈشیں جو ایک بہت بڑی آنکھ کے طور پر کام کرتی ہیں

ریڈیو تیلسکوپ ماہرِ فلکیات کے استعمال کی روشنی کی سب سے لمبی موج لمبائی جمع کرتے ہیں، تقریباً 1 millimeter سے 10 میٹر سے زیادہ، NRAO کے مطابق۔ ہر اینٹینے میں ایک parabolic ڈش ہے جو incoming ریڈیو موجوں کو ایک receiver پر توجہ دیتا ہے، جو تجزیے کے لیے سگنل کو بڑھاتا ہے — ایک عمل جو NRAO اسے نظری تیلسکوپ کی طرح کام کرتے ہوئے بیان کرتا ہے لیکن بہت کمزور، بہت لمبی موجوں کے لیے ٹیون شدہ۔ NRAO نوٹ کرتے ہیں کہ مطالعہ شدہ ریڈیو سگنل انتہائی کمزور ہیں — اس کے تخمینے سے، ایک عام موبائل فون سگنل تقریباً ایک ارب ارب گنا مضبوط ہے ان کائنات کی ریڈیو موجوں سے جو یہ تیلسکوپ دیکھتے ہیں۔

ایک سنگل ڈش ایک حل کے مسئلے کا سامنا کرتا ہے: کیونکہ زاویہ حل موج لمبائی پر منحصر ہے antenna قطر سے تقسیم، اور ریڈیو موج لمبائی اتنی لمبی ہیں، یہاں تک کہ Green Bank Telescope جیسی بڑی ڈش بھی اپنے آپ سے نظری تیلسکوپ کی اچھی تفصیل سے نہیں ملتی، NRAO کہتے ہیں۔ حل interferometry ہے — بہت سے ڈشوں کو لمبی دوریوں میں جوڑنا تاکہ وہ ایک بہت بڑے تیلسکوپ کے طور پر کام کریں۔ NRAO Very Large Array کا حوالہ دیتے ہیں، جس کے 27 فعال ڈشیں (اور ایک اضافی) نیو میکسیکو میں تقریباً 40 میل ریل ٹریک کا استعمال کرتے ہوئے configurations میں پھیلی ہو سکتی ہیں، اور Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)، جو 66 ڈشوں کو چلی میں جوڑتا ہے، اس طریقے کی مثالوں کے طور پر، galaxies کو نقشہ بنانے، black holes کا پتہ لگانے اور earliest cosmic structures کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

مختلف موج لمبائی کیا ظاہر کرتی ہے

• مرئی روشنی کے تیلسکوپ، زمین پر ہوں یا خلا میں، ستاروں، galaxies اور nebulae کو پکڑتے ہیں جو انسانی آنکھ کے قریب ترین ہوں۔
• Webb جیسے انفراریڈ تیلسکوپ دھول کے بادلوں کے ذریعے دیکھتے ہیں اور کچھ سب سے دور، سب سے پرانی galaxies تک پہنچ سکتے ہیں، ناسا کے مطابق۔
• Chandra جیسے X-ray تیلسکوپ پھٹے ہوئے ستاروں، galaxy clusters اور black holes کے گرد گھومنے والے مادے کا مطالعہ کرنے کے لیے بنائے گئے ہیں۔
• VLA اور ALMA جیسی ریڈیو تیلسکوپ صفیں سردی والی گیس، دور کی galaxies اور black hole کی ماحول کو نقشہ بناتی ہیں بہت سی ڈشوں کو ایک موثر آلے میں ملا کر، NRAO کے مطابق۔