Teleskopio

Hans Lippershey-k (1570-1619) asmatu zuen lehen teleskopioa 1608an. Lippersey Alemanian jaioa zen, baina Middelburg-era (Herbehereak) bizitzera joan, eta bertan leiar-fabrikatzaile eta optika-maisua izan zen. Asmakuntzari buruzko kondaira batek dioenez, haren lantegian bi haur (Lippersheyren seme-alabak, agian) leiarrekin jolasean zebiltzala, nahigabe egindako konbinazio bati esker, urruneko objektuak handiago ikustea lortu omen zuten. Hasierako teleskopioaren handipen-faktorea 3 eta 4 bitartekoa zen.

Fenomenoaren garrantziaz ohartuta, Lippersheyk Holandako agintariei eskaini zien bere asmakizuna, sekretupean. Tresna harrigarri  hura erakusteko hainbat demostrazio prestatu zituzten holandarrek. Erakustaldi horietako batean izan zen Jacques Badovere frantziarra —Giacomo Badoer[2], c.1575 – c.1620—, eta bere gaztetako maisu izandakoari gutun bat idaztea erabaki zuen, asmakizunaren berri emanez. Maisu hura Galileo Galilei zen, eta 1609ko maiatzean jaso zuen ikasle ohiaren eskutitza.

Asmakizunaren berriak jasotzean, Galileo Galileik printzipio berean oinarrituriko bi lentedun errefrakzio-teleskopio bat diseinatu eta eraikitzea erabaki eta 1609an lehen teleskopio astronomikoa erakutsi zuen. Lehen teleskopio errefraktore hark lente konbexu bat zeukan objektiboan eta lente konkaboa okularrean. Haren bidez, Galileok aurkikuntza handiak egin zituen astronomian: besteak beste, 1610eko urtarrilaren 7an Jupiterren lau ilargi ikusi zituen planetaren inguruko orbita batean biraka.

Newton-en teleskopioaren erreplika.

Handik gutxira, 1611n, Johannes Kepler-ek (1571-1630) bere Catoptrica liburuan azaldu zuen «bi lente konbexurekin eraikitako teleskopioaren teoria eta zenbait abantaila praktiko», horrela Galileoren emaitzak hobetuz eta hortik aurrerako teleskopio errefraktoreen diseinu berria finkatuz.

Geroago, 1655. urtearen inguruan, Christiaan Huygens (1629-1695) bezalako astronomoek irismen handiko eta ${\displaystyle 1000}$ arteko handipen-ahalmeneko teleskopio errefraktore keplertarrak eraiki zituzten. Tresna horietako baten (${\displaystyle {\text{56,9 mm}}}$-ko diametroa eta ${\displaystyle {\text{3,65 m}}}$-ko foku-distantzia) bitartez, 1655ean Saturnoren sateliteetako distiratsuena ­—Titan izena jarri zioten— aurkitu zuen. Horretan oinarrituta, Systema Saturnium izeneko lana argitaratu zuen, eta bertan Saturnoren eraztunen benetako azalpena eman zuen lehen aldiz.  

Newtonen teleskopioa.

Isaac Newtonek erreflexio-teleskopioa asmatu zuen eta aurrerapen garrantzitsua izan zen garai hartako errefrakzio-teleskopioekin konparatuz, erraz zuzentzen baitzuen haien aberrazio kromatikoa.

Newton-en motako teleskopio islatzailearen eskema.

Schmidt-Cassegrain teleskopioaren eskema.

Newtonek 1668an prestatu zuen bere teleskopioaren lehen bertsioan, ispilu nagusi konkaboak islatutako argia behaketa-posiziora eraman behar zen ispilu lau batez, tresnaren azpira edo alde batera. Erreflexio-teleskopioetan, bestalde, ispilu nagusiak —parabolikoa gehienetan— alderantzizko irudi erreala moldatzen zuen bere plano fokalean. Lehenengo ispilu horren fokuan kokatuta zegoen eta askoz txikiagoa zen bigarren ispilu batek albo batera edo ardatzaren norabide berean islatzen zituen argi-izpiak, teleskopioaren hoditik kanpora, behatzaileak irudiari antzemateko moduan. Antza denez, lehen erreflexio-teleskopioa 1671n moldatu zuen Newtonek.

Tresna haietan ispilu nagusia esferikoa zen; bigarren bigarrena laua, eta teleskopioaren ardatzarekiko ${\displaystyle 45^{\circ }}$ makurturik zegoen. William Herschelek bigarren ispilua kendu zuen bere teleskopioan (1783), ispilu nagusiari makurtze-maila egokia emanez. Laurent Cassegrain-en teleskopioan, bigarren ispilua konbexua zen, ispilu nagusiaren ardatz berean kokatua, eta ispilu horretan egindako irekigune batera islatzen zituen argi-izpiak; era horretara, distantzia fokala askoz luzeagoa zen (irudi handiagoak). Newton- eta Cassegrain- sistemak konbinaturik agertzen dira Foucault-Cassegrain izeneko tesleskopioan, baita geroago erabili direnetan ere.

Bi mende geroago, Henry Draperek astronomo amerikarrak erabateko islapeneko prisma bat erabili zuen Newtonen teleskopioaren ispilu lauaren ordez.

Mount Wilson Observatory-ko 2,53 m-ko teleskopioa.

Nolanahi ere, XIX. mendeko teleskopioek arazo bat zeukaten, teleskopioak zenbat eta gehiago handitu hainbat eta ikuseremu txikiagoa hartzen baizuten, eta ikuseremua zabaltzean, ispilu ahurrak srturiko deformazioa (esferizitate-aberrazioa) gero eta handiagoa zen.

Hori zuzentzeko eta ikuseremu handiak behatu ahal izateko, 1932an Bernhard Schmidt estoniarrak errefrakzioa eta erreflexioa konbinatzen zituen teleskopio bat sortu zuen. Hamar minutu inguruko arkuaren ordez, Schmidten teleskopioak hamarka graduko eremua hartzen zuen. Ispilu nagusia esferikoa zen, eta haren gainetik jarritako lente berezi batek ispiluak sortutako aberrazioa deuseztatzen zuen. Modu horren arazo nagusia eragindako eremu-kurbatura handia zen; horregatik, argazkiak pelikula edo plaka kurbatu esferikoetan hartzen ziren.

Hubble teleskopio espaziala Lurraren inguruko orbitan.

Hurrengo pausoa teleskopio erraldoiak eraikitzea izan zen. Kaliforniako Wilson mendiko behatokiko ${\displaystyle {\text{2,53 m}}}$-ko diametroa zuen teleskopioa izan zen aitzindaria. Edwin Hubble (1889-1953) astronomo amerikarraren lanetan balio izan zuelako egin zen ospetsu. Besteak beste, teleskopio honen bitartez nebulosa batzuk berez gure Esne Bidetik kanpoko galaxiak eta nebulosak ere bazirela zehazteko, galaxien elkarrekiko higidurak neurtzeko eta unibertsoa hedatzen ari dela fogatzeko. Teleskopio hau oso erabilia izan zen XX. mendean zehar, harik eta 1980ko hamarkadan poliki-poliki baztertu samar geratu zen, ekonomia arazoak tarteko.

Hubble teleskopio espaziala (HST, ingelesezko siglengatik) teleskopio errobotiko bat da, 1990eko apirilaren 24tik Lurraren inguruko orbita ia-zirkularrean —perigeoan ${\displaystyle {\text{537 km}}}$, apogeoan ${\displaystyle {\text{540,9 km}}}$— biraka ari dena, ${\displaystyle {\text{95,42 min}}}$-ko periodoz. 1990eko maiatzaren 20an jarri zuten funtzionamenduan, hogeita hamar bat urtez aktiboki izateko asmoz. Beraren masa ${\displaystyle {\text{11.110 kg}}}$-koa da eta luze-zabalera ${\displaystyle {\text{13,2 m × 4,2 m}}}$-koa.

VLT superteleskopioaren argazkia.

Gaur egun, European Southern Observatory-ren (ESO) Very Large Telescope (VLT) deritzon eta elkarrekin batera funtzionatzen duten lau teleskopioz osatutako superteleskopioa ari da unibertsoaren hasierako informazioa biltzen. Lau teleskopio horietako bakoitza ${\displaystyle {\text{8,20 m}}}$-ko ispilua du. Txilen dago, Cerro Paranal mendiaren gailurrean, ${\displaystyle {\text{2.600 m}}}$-ko altitudean. NAOS optika egokitzailearen sistema jarri zioten 2002an, eta, horri esker, Hubble teleskopio espaziala baino bi aldiz zehatzagoa da.[3][4]

Irrati-teleskopioa astronomian erabiltzen den norabidezko irrati-antena mota bat da[5][6][7]. Irrati-teleskopioek zeregin handia izan dute espazioko hainbat fenomeno ulertzeko, hala nola quasarrak eta pulsarrak. Irrati-uhinez baliatuz galaxien erdiguneak aztertu ahal izan dira; hain zuzen ere, hauts kosmikoa dela eta teleskopio optikoentzat ikustezinak diren eskualdeak.

Orain, Nazioarteko Astronomia Elkarteak (Europa, Ipar Amerika, Asia eta Australiako astronomoek osatzen dute) irrati-teleskopio erraldoia eraikitzeko asmoa zabaldu du. Square Kilometre Array (SKA) izeneko teleskopioak, hain zuzen, kilometro karratuko azalera izango du, gaur egun dagoen handiena baino 200 aldiz handiagoa. Irrati-teleskopio berria 2010ean hasiko ziren eraikitzen eta Big Bang ondorengo uneetan eratutako egiturek igorritako seinale ahulak ikertzeko balioko du.[8]

Bereizmen-ahalmen handiagoa lortzearren, bi antena paraboliko edo gehiago loturik dituzten interferometro-sareak erabiltzen dira. Lurreko atmosferak ${\displaystyle {\text{3.000 Å}}}$ (alegia, hiru mila angstrom) baino gutxiagoko uhin-luzerako erradiazioari pasatzen uzten ez dionez, sateliteetan ${\displaystyle {\text{100 km}}}$-ko garaiera inguruan ezarritako teleskopioak erabiltzen dira.

Uhin infragorriekin lan egin behar duten teleskopioak eraikitzeko zailak dira, ispiluek eta euskarriak berak izpi infragorriak igortzen baitituzte, zenbaitetan espaziotik datozenak baino indartsuagoak direnak, eta, gainera, zenbait uhin-luzerari dagokienez, garaiera handiagoak beharrezkoak dira erabateko gardentasuna lortu ahal izateko.

Islapen-teleskopioen objektiboa ispilu konkabo bat da, gehienetan forma parabolikoa duena. Bertan islatu ondoren, puntu berezi batean fokalizatzen da, zeinari irudi-fokua deritzon, eta hara iritsitako argi-sorta bigarren ispilu lau batera bideratzen da, Newton-en motako teleskopioen kasuan.

Okularra da objektiboak fokuan sortutako irudia handitzeko aukera ematen duen teleskopioaren partea, alegia, okularra lupa berezi baten lana egiten du. Fokatzea objektiboaren eta okularraren arteko distantzia doituz gauzatzen da. Okularrak aldagarriak izaten dira, eta horrela teleskopiaren ezaugarriak aldatu edo egokitu daitezke.

Elementu horiez gain —teleskopio bat erabiltzeko ezinbestekoak direnez gain—, zenbait osagarrik tresna baten erabilera-eremua zabaltzeko aukera ematen dute.

Palomar mendiko behatokiko Hale teleskopioa

Teleskopioaren egiturako zati nagusia da. Barnean dauzka bi ispilu islatzaileak (primarioa eta sekundarioa). Hodiaren pisua orekatzeko eta errazago higitzeko, kontrapisua deritzon tresna ere badago, armazoiaren engranajeak ahalik eta gutxien higatzeko.

Armazoia (montura ere esaten zaio) teleskopioari eusten dion eta teleskopioa orientatzea ahalbidetzen duen osagarria da. Bi mota nagusikoak erabiltzen dira:

• Armazoi ekuatoriala. Armazoi horren funtzionamendua izen bereko koordenatu-sisteman oinarrituta dago: teleskopioak ardatz finko baten inguruan egiten duen biraketak aukera ematen du apuntatu beharreko igoera egokia hautatzeko; bestalde, igoera-ardatz horren inguruan biratu daitekeen ardatz perpendikular batek deklinazioa hautatzeko aukera ematen du. Behatoki modernoetako teleskopio historiko handiak armazoi ekuatorialean muntatu dira luzaroan. Monte Palomar-eko teleskopioa da adibiderik enblematikoenetako bat.[9]
• Armazoi azimutala. Diseinatzeko eta orekatzeko errazena da. Ardatz bertikal batek eta ardatz horizontal batek osatzen dute. Ekuatoreko jarraipena naturaltasunez ziurtatzeko ezintasuna haren akats nagusia da. Hala eta guztiz ere, gaur mota horretako armazoia aukeratzean da nazioarteko behatokietako teleskopio handietarako, kalkuluak eta kontrolak ordenagailuz egiteko aukera ematen duelako. Keck teleskopioak, VLT, LBT, baita E-ELT bezalako proiektuak armazoi azimutalaz eraiki dira.

Astronomia-zaleen teleskopio arrunten elementu osagarriak.

Izatez, teleskopio txiki bat da, teleskopio nagusiaren hodiaren gainean paraleloki jarria, eta zeinaren ikuste-eremu zabalagoari esker zerualde baterantz apuntatzea ahalbidetzen duen, izarren arteko lokalizazioa errazteko.

Tripodeak lurrazal gainean armazoiari tinko eusteko balio du. Aldi berean, multzo osoa orekatu eta egonkortzeko ere balio du, tresnaren oszilazio-arriskuak ahalik eta gehien saihesteko eta bibrazioak indargetu eta xurgatzeko.

Astroak behatzean, normalean, okularraren handipena lortzeko erabiltzen da, bikoiztuz edo hirukoiztuz.

Hodi nagusitik datorren irudia desbideratzeko baliatzen da, horrela posizio erosoago batetik behatu ahal izateko. Prismak  ${\displaystyle 45^{\circ }}$-ko ispilua du, eta ${\displaystyle 90^{\circ }}$-ko angeluaz desbideratzen argi-izpia behaketa erraztuz.

Oro har, astroaren irudia gehienetan opakuago bihurtzen duen osagarri txiki bat da, kolorearen eta materialaren arabera behaketa hobetzen duena. Okularraren aurrean kokatzen da, eta bi iragazki-mota hauek dira erabilienak: ilargi-iragazkia, gure satelitearen behaketan kontrastea hobetzen duena; eta eguzki-iragazkia, Eguzkiaren argia xurgatzeko ahalmen handia duena begiaren erretina ez lesionatzeko.

Teleskopioaren ispiluaren edo lente nagusiaren diametroa. Irekidura da teleskopien parametro garrantzitsuena, objektiborik sartzen den argi-kantitatea adierazten duena. Astronomia-zaleek erabiltzen dituzten teleskopio arruntek ${\displaystyle 76-{\text{150 mm}}}$ arteko diametroa izaten dute, eta planeten xehetasun batzuk eta zeru sakoneko objektu asko (kumuluak, nebulosak eta galaxia batzuk) behatzeko aukera ematen dute. Eta ${\displaystyle {\text{200 mm}}}$-ko diametroa gainditzen duten teleskopioek ilargiaren xehetasun meheak, planeten xehetasun garrantzitsuak eta kumulu, nebulosa eta galaxia distiratsu ugari ikusteko aukera ematen dute.

Ispilutik edo edo lente nagusitik okularraren fokura arteko distantzia da.

Zenbaki adimentsional bat da, ${\displaystyle f}$ sinboloaz adierazten dena eta foku-distantziaren (${\displaystyle F}$) eta irekiduraren (${\displaystyle D}$) arteko zatidura adierazten duena:

$${\displaystyle f={\frac {F}{D}}.}$$

Teleskopioaren argitasunaren adierazlea da. Irekiera zenbat eta handiagoa eta foku-distantzia zenbat eta txikiagoa izan, argitasun handiagokoa izango da teleskopioa.

Tresna batek behatutako objektuen itxurazko tamaina zenbat aldiz biderkatzen duen adierazten du propietate honek. Teleskopioaren foku-distantziaren eta okularraren foku-distantzia arteko zatidura da. Adibidez, ${\displaystyle {\text{1.000 mm}}}$-ko foku-distantziako teleskopio batek ${\displaystyle {\text{10 mm}}}$-ko okularra badu, ${\displaystyle 100}$ handituko du irudia.

Teleskopioan sortzen diren irudietako puntuak bereizteko eta irudikatzeko duen doitasuna da. Objektiboaren diametroa zenbat eta handiagoa izan bereizte-ahalmena hobetu egiten da. Bereizmenak irudiko bi puntu bereizten dituen angelurik txikiena neurtzen du; alegia, bi puntu horiek desberdinak direla ikus daiteke. Gizakien begiaren kasuan, bereizte-angelu txikiena minutu sexagesimal batekoa da (${\displaystyle 1'}$) . Teleskopioaren bereizmenaren balioa kalkulatzeko, ${\displaystyle 120}$ zenbakiaz zatitu behar da beraren diametroa ${\displaystyle {\text{mm}}}$-tan emana . Adibidez, ${\displaystyle {\text{114 mm}}}$-ko diametroa duen teleskopio batek ${\displaystyle 120/114\simeq 1'}$ balioko bereizmena izango du gutxi gorabehera, eta ${\displaystyle {\text{200 mm}}}$-ko teleskopio batek, ${\displaystyle 120/200\simeq 0,6'}$ baliokoa.

Astronomian, zeruko gorputz batek norabide guztietan igortzen duen potentzia da argitasuna, hots, denbora unitateko energia-kantitatea (potentzia), eta watt (${\displaystyle {\text{W}}}$) unitatetan neurtzen da. Zerikusi zuzena du astroaren magnitude absolutuarekin. Bestalde, argitasuna deritzo, halaber, gorputz batek transmititzen edo islatzen duen argi erasotzailearen kantitatearen ikusizko sentsazioari. hautemandako erreflektantzia.

Objektiboaren diametroaren handiagoa izatean, argitasuna handitu egiten da, eta, teorian, teleskopioaren sekzioaren azalerarekiko proportzionala da, bigarren mailako ispiluaren buxadura txikiagoa baita. Gutxi gorabeherako faktorea objektiboaren diametroaren karratuaren eta begi-niniaren diametroaren —${\displaystyle {\text{6 mm}}}$ inguru, beltzean— zatidura eginez kalkula daiteke. Adibidez, teleskopio batek ${\displaystyle {\text{114 mm}}}$-ko diametroa badu, begiak baino ${\displaystyle 361}$ aldiz argi gehiago lortuko du.

Astronomia-zaleek erabiltzen dituzten teleskopio gehienek kolore gutxiko irudiak ematen dituzte. Muga hori, berez, begiaren araberakoa da, ez baita behar adina sentikor teleskopioak koloreak bereizteko transmititutako argi txikiarekin (ez begiko makilatxoen estimulazioa, ez konoena). Berez, teleskopioak nahikoa fidelak dira kolorea erreproduzitzeko, eta, oro har, betaurreko astronomikoak baino hobeak dira. Tresna on batekin, planeten koloreak ikus daitezke.