ραδιοαστρονομία

Κλάδος της αστρονομίας, που ασχολείται με τη μελέτη των ηλεκτρομαγνητικών ακτινοβολιών, οι οποίες εκπέμπονται στη συχνότητα των ραδιοκυμάτων από τον Ήλιο, τους αστέρες και τη διαστρική ύλη και που μπορούν να γίνουν αντιληπτές με ραδιοφωνικούς δέκτες από τη Γη. Η ρ. οφείλει τη γέννησή της στις έρευνες του Αμερικανού μηχανικού Καρλ Τζάνσκι, ο οποίος το 1932 προσπαθούσε να ανακαλύψει τα αίτια του θορύβου που περιόριζε την έκταση των δεκαμετρικών κυμάτων. Μελετώντας με μια απλή κεραία την κατανομή, στον χώρο, των ραδιοκυμάτων υψηλής συχνότητας, ο Τζάνσκι ανακάλυψε ένα σταθερό τομέα προτίμησης εκπομπής μετρικών κυμάτων στον Τοξότη, στο ύψος του κέντρου του δικού μας Γαλαξία, σε μια ζώνη που κρύβεται από μικρές οθόνες αδιαφανών αερίων. Το 1940 ο Αμερικανός μηχανικός Γκράιτ Ρέμπερ κατόρθωσε να παρουσιάσει έναν ραδιοχάρτη του ουρανού, που πέτυχε στα 460 MHz. Οι τελειοποιήσεις των συσκευών ραντάρ κατά τον B’ Παγκόσμιο πόλεμο, οι τυχαίες ανακαλύψεις των εκπομπών του ραδιοήλιου των πάλσαρ* και των κβάζαρ*, καθώς και οι άλλες επιτυχίες στον επιστημονικό αυτό τομέα, εδραίωσαν τη σημασία του κλάδου αυτού της αστρονομίας. Το παράθυρο των ραδιοκυμάτων είναι πολύ ευρύτερο από το οπτικό και περιλαμβάνει όλες τις ακτινοβολίες υψηλότατης συχνότητας, που κατορθώνουν να διαπεράσουν την ιονισμένη στιβάδα και την ατμόσφαιρα της Γης· πρακτικά, δηλαδή, περιλαμβάνει τα ραδιοκύματα μεταξύ των περίπου 30 μ. και μερικών χιλιοστομέτρων. Επειδή η παρουσία νεφών δεν παρεμποδίζει την κανονική μετάδοση των δεκατομετρικών και εκατοστομετρικών κυμάτων, οι παρατηρήσεις μπορούν να εκτελούνται τόσο όταν η ημέρα είναι καθαρή, όσο και με νεφοσκεπή ουρανό. Ενώ τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα του οπτικού τομέα έχουν θερμική προέλευση, εξαρτώμενη από τις ατομικές και μοριακές αντιδράσεις, τα ραδιοκύματα, αντίθετα, επειδή προέρχονται από τον κοσμικό χώρο, οφείλονται κυρίως στις μακροσκοπικές κινήσεις των ηλεκτρικώς φορτισμένων σωματιδίων. Οι εκπομπές αυτές των ραδιοκυμάτων, αν είναι συνεχείς, προέρχονται μόνο: 1) από τον τρόπο με τον οποίο ανακόπτεται ή εκτρέπεται η πορεία των ηλεκτρονίων σ’ ένα ιονισμένο αέριο· 2) από τις αιωρήσεις του πλάσματος (ιονισμένο αέριο), που προέρχεται από τη σύγκρουση των στροβιλοειδώς κινουμένων με πάρα πολύ υψηλές ταχύτητες μαζών, αιωρήσεις που προκαλούν απώλειες ταχύτητας και συνεπώς εκπομπή με μια χαρακτηριστική συχνότητα· 3) από τη γυρομαγνητική και τη συγχροτρονική ακτινοβολία, που αναπτύσσονται ως συνέπεια της απώλειας ενέργειας, την οποία υφίστανται τα ηλεκτρόνια όταν βρεθούν μέσα σε μαγνητικό πεδίο· 4) από την ακτινοβολία που προέρχεται από τη συγκράτηση των ηλεκτρονίων κατά τη διείσδυσή τους σε ένα μέσο με ταχύτητα μεγαλύτερη από εκείνη που έχει το φως μέσα στο μέσο αυτό. Η κατανομή και η μορφή των ουράνιων σωμάτων εμφανίζονται διαφορετικές, ανάλογα με τη μέθοδο, οπτική ή ραδιοαστρονομική, που χρησιμοποιείται για τη μελέτη ή τον διαχωρισμό τους. Ενώ ο Ήλιος στον οπτικό τομέα μάς αποστέλλει ένα ποσό ενέργειας κατά ένα δισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερο από εκείνο που μάς αποστέλλουν όλα τα άλλα ουράνια σώματα μαζί, στον τομέα των ραδιοκυμάτων η μεγαλύτερη ακτινοβολία προέρχεται από τον Γαλαξία και είναι περίπου 1.000 φορές μεγαλύτερη από εκείνη που μας έρχεται από τον Ήλιο. Με την αύξηση της γωνίας των ραδιοτηλεσκοπίων ανακαλύφθηκε ότι, εκτός από την κύρια ακτινοβολία που φτάνει στη Γη από όλα τα σημεία του Διαστήματος, υπάρχουν και πηγές ραδιοκυμάτων, αρκετά σαφώς προσδιορισμένες στο Διάστημα, με ένταση ακτινοβολίας μεγαλύτερη από τη μέση τιμή. Ονομάζονται ραδιοαστέρες οι πηγές εκείνες ραδιοκυμάτων του ουρανού, που δεν αντιστοιχούν σε ένα ουράνιο σώμα που μπορεί να προσδιοριστεί οπτικά ή φωτογραφικά. Η βασική ακτινοβολία οφείλεται σε δύο αίτια: τον πρώτο αντιστοιχεί στην οπτική κατανομή της λαμπρότητας του Γαλαξία (ακτινοβολία ή γαλαξιακός θόρυβος)· τον δεύτερο είναι κατανεμημένο αρκετά ομοιόμορφα σε ολόκληρο τον ουράνιο θόλο (ακτινοβολία ισότροπος). Κατά τον Τζίνσμπερι και τον Σλόβσκι, ο γαλαξιακός θόρυβος έχει προφανώς την προέλευσή του στο διαστρικό Διάστημα και οφείλεται σε απλή θερμική εκπομπή των διάφορων αερίων· αντίθετα, κατά τον Ούνσελντ προέρχεται από την ατμόσφαιρα των ψυχρών αστέρων. Ο μηχανισμός της εκπομπής της ισότροπης ακτινοβολίας, αν και έως τώρα είναι ελλιπέστατες οι γνώσεις σχετικά με τη φύση του, είναι σχεδόν βέβαιο ότι είναι συγχροτρονικός. Η γραμμή μήκους κύματος των 21 εκατοστομέτρων. Στη ρ. απόκτησε ιδιαίτερη σημασία η γραμμή μήκους κύματος των 21 εκατοστομέτρων (ακριβέστερα 21,105 cm = 1420,4 MHz) που αντιστοιχεί στο ουδέτερο υδρογόνο, το περισσότερο διαδεδομένο στοιχείο στον Γαλαξία και ταυτόχρονα εκείνο που μπορεί λιγότερο να διαπιστωθεί οπτικά και φασματογραφικά. Μεγάλες πρόοδοι στη μελέτη των γαλαξιακών περιοχών έγιναν δυνατές μόνο από το 1951, όταν Ολλανδοί επιστήμονες υπό τη διεύθυνση του Όορτ, Αμερικανοί επιστήμονες του αστεροσκοπείου του Χάρβαρντ Κόλετζ, και Αυστραλοί του αστεροσκοπείου του Σίδνεϊ επεσήμαναν ταυτόχρονα την ακτινοβολία των 21 εκατοστομέτρων του ουδέτερου υδρογόνου. Η γραμμή αυτή διαπερνά χωρίς εμπόδιο τα νέφη της διαστρικής ύλης και επιτρέπει, διά του φαινομένου Ντόπλερ, να συναγάγουμε την ακτινική ταχύτητα των ατόμων, επιτρέπει δηλαδή να εντοπίσουμε τις περιοχές όπου υπάρχει διαστρικό ουδέτερο υδρογόνο και, με τη βοήθεια της θεωρίας της περιφοράς του Γαλαξία, να προσδιορίσουμε την απόστασή του. Με τη μελέτη της γραμμής των 21 εκατοστομέτρων, η ρ. πέτυχε να προσδιορίσει ότι ο Γαλαξίας έχει σπειροειδή δομή, που περιστρέφεται γύρω σ’ έναν πολυσύνθετο πυρήνα, ο οποίος αποτελείται από πολλές χωριστές πηγές ενέργειας και διέπεται από ταχύτατη κίνηση επέκτασης και περιφοράς. Πολλοί εξάλλου σπειροειδείς Γαλαξίες, όπως το νεφέλωμα της Ανδρομέδας, εμφανίζονται ραδιοηλεκτρικά κατά πολύ ευρύτεροι από όσο εμφανίζονται στις οπτικές παρατηρήσεις, γιατί περιβάλλονται από ένα εκτεταμένο στέμμα υδρογόνου. Πορίσματα για τον ’Ηλιο. Ο Ήλιος είναι το πρώτο ουράνιο σώμα που μελετήθηκε ραδιοηλεκτρικά· ήδη από το 1942 Άγγλοι παρατηρητές είχαν διαπιστώσει ότι η λειτουργία των ραντάρ επηρεαζόταν από τις χρωμοσφαιρικές εκρήξεις. Το 1945 ο Έντουαρντ Άπλετον δημοσίευσε μια πρώτη σύντομη έκθεση, στην οποία υποστήριζε ότι οι ισχυρότερες ακτινοβολίες σε συχνότητα ραδιοκυμάτων του Ηλίου έπρεπε να θεωρούνται ως προϊόν της δράσης των ακτίνων του. Από τότε έγιναν συντονισμένες και συστηματικές παρατηρήσεις των ηλιακών ραδιοθορύβων, που οδήγησαν στις ακόλουθες ανακαλύψεις: 1) η μεταβολή της συχνότητας μπορεί να μας οδηγήσει στην εξερεύνηση της ηλιακής ατμόσφαιρας σε διάφορα βάθη· η χρωμόσφαιρα (θερμοκρασία 10.000°Κ) παράγει κύματα από 1,2 έως 10 εκ. και το στέμμα (1.000.000°Κ) μέσα μετρικά κύματα, ενώ στη μεταβατική στιβάδα συναντιούνται κύματα δεκατομετρικά· 2) ο ραδιοηλεκτρικός Ήλιος ή ραδιοήλιος εμφανίζεται με την παρατήρηση των ακτινοβολιών του στέμματος· σε αντίθεση με την οπτική του σφαιρική εικόνα, που μας παρέχει η χρωμόσφαιρα, ο ραδιοήλιος έχει σχήμα ελλειψοειδές, πεπλατυσμένο στους πόλους και με διαστάσεις που μεταβάλλονται με τον τυπικό ενδεκαετή κύκλο της κηλίδας· η σχέση εξάλλου μεταξύ ισημερινής και πολικής διαμέτρου του ραδιοηλίου ανέρχεται σε 1,3 για τις ακτινοβολίες των 21 εκατοστομέτρων και σε 1,6 για τις ακτινοβολίες μήκους κύματος 2 μέτρων. Τα στοιχεία αυτά αναφέρονται στον ήρεμο Ήλιο. Όταν ο Ήλιος βρίσκεται σε δράση, παρατηρούνται χαρακτηριστικές εκπομπές ραδιοκυμάτων, που σχετίζονται με τα κέντρα δράσης και με τις κηλίδες. Μεταξύ των άλλων σωμάτων του ηλιακού συστήματος διαπιστώθηκε ότι η Σελήνη, στην ακτινοβολία των 20 εκατοστομέτρων μήκους κύματος, παρουσιάζει τα χαρακτηριστικά ενός μαύρου σώματος πολύ ψυχρού, ότι ο Ζευς παρουσιάζει στην ατμόσφαιρα του καταιγίδες σύντομης διάρκειας (εκπομπές στα 70 εκατοστόμετρα), ότι ο Άρης και η Αφροδίτη στα εκατοστομετρικά κύματα παρουσιάζουν θερμοκρασία πολύ διαφορετική από εκείνη που μετριέται στο υπερέρυθρον, ίσως εκείνη προέρχεται από διαφορετικές στάθμες. Ραδιοαστρονομία. Στο πρώτο σχήμα πάνω, οι ζώνες ίσης ραδιολαμπρότητας στο μήκος κύματος των 21 εκατοστόμετρων, όταν ο Ήλιος βρίσκεται στο ελάχιστο της δράσης. Η περιφέρεια δείχνει τη ζώνη που περιβάλλει τον ορατό δίσκο. Οι μεγαλύτερες διαστάσεις του ραδιοήλιου και το ελλειπτικό του σχήμα δείχνουν ότι οι ραδιοεκπομπές προέρχονται από το στέμμα. Στο δεύτερο σχήμα, παράσταση των βραχιόνων των γαλαξιακών σπειρών, σύμφωνα με τις παρατηρήσεις που έγιναν στο μήκος κύματος των 21 εκατοστόμετρων. Ο Ήλιος, που θεωρείται εδώ ως το γωνιακό κέντρο της εξερεύνησης, βρίσκεται στο βραχίονα του Ωρίωνα. Εξωτερικά βρίσκεται ο βραχίονας του Περσέα, εσωτερικά ο βραχίονας του Τοξότη. Φωτογραφία του ήλιου τραβηγμένη από δορυφόρο (φωτ. NASA, earth.jsc.nasa.gov).

* * *

και ραδιαστρονομία, η, Ν

αστρον. η μελέτη τών ουράνιων σωμάτων με την εξέταση τής ενέργειας που εκπέμπουν στα ραδιοφωνικά μήκη κύματος.

[ΕΤΥΜΟΛ. Νόθο αντιδάνειο συνθ., πρβλ. αγγλ. radio astronomy (< λατ. radius «ακτίνα» + αστρονομία)].