Mekkora távcsövet kellene építeni ahhoz, hogy egy távoli bolygóról láthassuk a Földön a "múltat"?

Szerintem úgy elméletileg igen, kivéve ha a fény is azon a féreglyukon keresztül érkezne meg a távcsövünkhöz... :)

tehát elméletben úgy lenne gondolom az igazi, ha féreglyukon keresztül küldenénk el a teleszkópot sok fényév távolságra, az rendes úton filmezné a Földet, tehát pl 1000 éves képeket látna, és az információkat szintén azon a féreglyukon küldené vissza hozzánk... :) szép is lenne :D

Rosszul tudod, nem lehetne látni. A HST felbontóképessége 0,014 ívmásodperc. Ez Varsó távolságában kb 4 cm felbontóképességet jelent, ennél az egyforintos ugye jóval kisebb...

No de azért játszunk el a gondolattal ...

Ez a felbontás a Hold távolságában 27 m nagyságrendű, míg a Nap távolságában 10500 m körüli. Legyen a legközelebbi bolygónk 4,3 fényévre. Ebből a távolságból a HST felbontása 2.87 millió km nagyságrendű. Ez ugye megfelel nagyjából a Nap kétszeres átmérőjének.

Publikálták még az OWL távcső terveit, nézzük meg ezzel mit várhatnánk. Az átmérő már nagyon nagy (100m körüli) és a felbontása 0.0005 ívmásodperc. Mit is jelent ez?

Nos. A Hold távolságában ez 93 cm körüli felbontás, a Nap távolságában 360 m körüli, míg az előbb említett képzeletbeli ponton (4,3 fényévnyire) 98800 km. Ez még mindig a Föld átmérőjének kb. nyolcszorosa !

Tudunk-e még felbontás növelni még? Van-e értelme? Na igen ...

Elméletileg lehet felbontást növelni, hiszen "csak" az átmérőt kell növelni, aminek egyenes következménye a felbontás növekedése.

Másik lehetséges megoldás lenne az egymástól messzebb elhelyezett, egy irányba néző összehangolt távcsövek alkalmazása. Ilyenkor a felbontóképességet a távcsövek egymástól való távolsága határozza meg. Magyarul két egymástól 10 Km távolságra lévő mondjuk 100m ármérőjű távcső felbontásban tudhatja azt, amit egyetlen 10km átmérőjű távcső tudna. Nézzük meg ez mit jelent felbontásban. Egy elméleti képlet alapján tudjuk, hogy a távcsövek felbontása f(b)= 0.04/D(m) Ezek alapján egy 10km átmérőjű műszer (vagy ezzel egyenértékű összehangolt távcsövek) felbontása 0.000004 ívmásodperc lenne. Ez a Hold távolságában kb. 9mm, a Nap távolságában : 3,5 m körüli és a feltételezett távoli bolygó távolságában 950 km körüli részletek megkülönböztethetőségét jelentené.

Igen ám, de nem beszéltünk még a megfigyelés nehézségeiről!

A mai legnagyobb tükrös távcső 10m körüli, amiről beszélünk, az ennek mintegy tízszerese volna! Tehát a két 100 m tükörátmérőjű műszeregyüttes Föld körüli pályára állítása, avagy ottani összeépítése se egyszerű dolog. Aztán ezt a két műszert illik tudni egy pontra irányítani ( ne feledjük a felbontás 4 milliomod ívmásodperc, azaz az egy foknak a 900 milliomod része. Ez kisebb szög, mint ami alatt egy hidrogén atom látszódik 1m távolságról !!!) Tehát tegyük fel pályán van a két távcső, össze is van hangolva.

Vajon van-e még valami amit nem vettünk figyelembe. Hmmm ...

Tudjuk hogy a Földi telepítésű távcsövek felbontását, nagyítását lekorlátozza a légkör remegéséből, egyenlőtlen hőmérsékletéből adódó légmozgások. Ezeket ugyan többé kevésbé kompenzálják az adaptív optikák, de azért teljesen kizárni nem lehet a hatásukat. Minden okunk megvan feltételezni, hogy a jövő nagy nagyítású optikai távcsöveit egy ehhez hasonló jelenség korlátozni fogja. Ezt ott, és akkor a világűrben előforduló ha még annyira is ritka gáz, por, stb., egyenetlen eloszlása, áramlása kavargása fogja okozni. Hogy ezen jelenség mennyire erőteljesen fog jelentkezni, ma még nem tudjuk pontosan, de az bizonyos, hogy korlátozni fog, és az is biztos, hogy ennek a kiküszöbölése (érthető okokból kifolyólag) korántsem lesz olyan egyszerű dolog, mint a Földi távcsövek esetében.

És aztán van még egy "apró" másik probléma. Ugyanis a megfigyelt objektumok mozognak is. Ez nem annyira gond pl. egy fényévek százaira lévő csillag relatíve kis nagyítású megfigyelése esetében, de nagyon komoly problémát jelenthet egy óriási nagyítású rendszeren! Képzeljük csak el, van egy nagyon komoly rendszerünk. nagyobb mint az összes eddigi űrbe juttatott dolog együttesen. Ezt egyenletesen kell egy pályán tartani. Már az olyan gravitációs hatásokat is kompenzálni kell, mint a Hold árapály hatása (!) És akkor mindezek tetejébe a felbontással összemérhető mértékben tudnunk kell követni egy olyan objektumot, aminek a pályáját jelenleg még csak nem is ismerjük (egy kör 360°, tehát ennek a 360-ad része az egy fok, aminél még mindig 4 milliószor kisebb mozgást kell tudni produkálni egy ilyen monstrumnál, pontosabban kettőnél, esetleg többnél, együttesen, éspedig szinkronban ...)

Nem szabad továbbá azt elfelejtenünk, hogy itt több optika összehangolásáról beszélünk. Mert az ugyan igaz, hogy a felbontás megfelel egyetlen olyan távcsőével aminek az optikája az alkalmazott komponensek távolságának felel meg. De ez sajnos nem igaz a fénygyűjtő képességgel. Könnyen belátható, hogy egy 10km átmérőjű tükör fénygyűjtő képessége 4-5 nagyságrenddel felette van a kettő vagy akár több komponensből álló helyettesítő rendszerének. Ez nem is gond nagy fényerejű megfigyelt objektumoknál (csillag, kvazár, galaxis), de egy bolygónál már biztosan igencsak számít ...

Tehát van egy egész jó tervünk, amivel (egy különben ma létező elképzelésre építve) létre tudnánk hozni egy olyan rendszert, amivel esetleg egy 4.3 fényévnyire lévő térséget képesek lehetünk 1000 km-nél jobb felbontással megfigyelni.

Azt hiszem, ezek alapján könnyen belátható, hogy ezen gondok leküzdése, és ilyen jellegű eredmények elérése sajnos nem a mai, de ég csak nem is az elkövetkezendő pár évtized tudósainak gondja lesz.

És ez még csak egy legközelebbi csillag feltételezett bolygóinak viszonylagos megfigyelése lenne ...

maci

Maci,

Hát le a kalappal(!)...hogy ilyen szépen ,(és érthetően) összefoglaltad.

:D

Bocsánat ha félreérthető voltam ... a "nem jól tudod" nem neked szólt, hanem a varsó és egyforintos esetnek, amit a kérdező írt. Az elméleteddel elvileg semmi baj ... de azért bele lehet kötni ;)

Egy égitest követése problémás. Na olyan nagyon azért nem gond a ma használatos nagyításoknál, de az elméleti esetben másról van szó. Lássuk:

Ahogy fokozzuk a nagyítást, egyre kisebb a látómező. Értelemszerűen a látómezőn keresztül haladó égitestek látszólagos sebessége nagyobb. Ez a mozgás a Föld tengely-körüli forgásából adódik. Könnyedén kompenzálható, hiszen a forgás jól ismert előre kiszámítható dolog. Gyakorlatban finomhangolható óragépekkel teszik ezt meg, mégpedig úgy hogy ha szükséges un. vezető távcsövet alkalmaznak. Ennek lényege hogy a fő távcsövet ráirányítják a megfigyelendő égitestre, majd a vezetőtávcsövet egy nem túl fényes, de jól látható másik csillagra. Azért nem túl fényes, amit választanak, hogy minél pontszerűbb legyen. Egy ilyen csillagot könnyebb szálkeresztben tartani mint egy sziporkázó fényesebbet. Tehát a rendszer szépen követi a kiszemelt célpontot, és ha a kezelő (ami akár szoftver is lehet, nem feltétlenül ember kezeli ugye) észleli, hogy a vezető csillag "elmászik", akkor azonnal korrigál. Így elérhető, hogy a kép éles marad, és gyönyörű észlelést, mondjuk egy asztrofotót kapunk eredményül.

Hogy jön ez az elméleti esetünkhöz? Hát annyiban problémás a dolog, hogy ezt a korrekciót azonnal el kell végezni. Könnyen belátható, hogy pl. már egy Hold távolságában lévő rendszer ilyenfajta korrekciója is majdnem 2 másodperces késlekedéssel oldható meg csupán! Mivel a vezetés pontatlansága úgy általában a hazsnált eszközök pontatlanságokból fakad, nem is számítható ki előre. Minden egyes pontatlanság az időben egyre nagyobb hibát okoz, ezeket késleltetett módon korrigálni nem lehet, csak bizonyos tűréshatárral. Gyakorlatilag csak megközelíteni lehet az ideális állapotot, és a folyamatos megfigyelés alatt a mégoly kicsi hibák is megsokszorozódva jelentkeznek a megfigyelés során. Ez azt jelenti hogy ezen korrekciót folyamatosan alkalmazni kell. Na most ezt nagyobb távolságokból (értsd fényévekről), nagyobb késleltetéssel elvégezni -lehet hogy nincs igazam, de szerintem- lehetetlen. Én ezek alapján azt mondom, hogy egy fényévekre lévő távcsőrendszert vezérelni innen a Földről, fénysebességgel való vezérlőjel terjedést feltételezve nem oldható meg.

És hogy nagyon ne legyen már OFF a beírás, leírom én mit tartok elméletileg lehetségesnek. Éspedig, ha egy adott távolságra sikerülne egy tükröt eljuttatni, és a megfigyelést magáról a Földről végezni. Végül is így a távolság lazán duplázható, mert ha a tükrünk 5 fényévnyire van az pont 10 fényévnyi távolságot jelent a megfigyelő pont, és a megfigyelt pont között. Ma is alkalmazunk olyan tükröket, illetve prizmarendszereket, ahol bizonyos határok között, a beérkező fénysugarakat pont oda verik vissza ahonnan érkezett (a Hold felszínén vannak ilyenek elhelyezve ...), és ilyenformán különösebben a beállításával nem nagyon kellene foglalkozni (értsd: elég nagyjából belőni az irányt). Ami gond, hogy itt nem alkalmazható a kisebb de egymástól távolabb lévő rendszer, teljes felületű tükörre van szükség. És az igaz hogy ez csupán tükör, de túl nagy különbség egy távcső, illetve egy fele olyan méretű tükör között mechanikailag nincs. Tehát egy effektív 10 km méretű űrtávcső, és egy 5 km méretű síktükör rendszer kell, és máris visszanézhetünk a múltba 10évvel korábbi időpontra

De ne felejtsük el az otthagyott tükröt is "kezelni kell" ami minimum abból áll, hogy nagyjából a Föld felé nézzen, de ez már automatizálható relatíve egyszerűen. A távcső vezérlése már nem csak fáziskéséssel valósítható meg, hiszen a közelünkben van :)

maci