Optikai teleszkópok

Bár a csillagászat egyidős az emberiséggel, távcsövet nem is olyan régóta, mindössze 400 éve használnak a csillagászok. Az első - kicsiny - távcsövet Galilei készítette Padovaban 1609-ben, s ez már alkalmas volt a Hold felszíni alakzatainak tanulmányozására és a Jupiter - később róla elnevezett - holdjainak felfedezése is ennek a kis eszköznek köszönhető. A csillagászati távcsövek két legfontosabb feladata, hogy összegyűjtsék a fényt és a megfigyelt objektumok finom, szabad szemmel nem látható részleteit is megmutassák.

A távcső fénygyűjtő képessége, vagyis az, hogy milyen halvány, szabad szemmel láthatatlan égitesteket tud leképezni, objektívjának vagy főtükrének átmérőjétől, illetve felületétől függ. Az emberi szem fénygyűjtő képességét a pupilla mérete szabja meg. Ez körülbelül 6 mm. Egy 6 m tükörátmérőjű teleszkóp fénygyűjtő felülete 1 milliószor nagyobb, mint a pupilláé, ami azt jelenti, hogy ideális körülmények között egy ilyen távcsővel 1 milliószor halványabb égitesteket lehet megfigyelni, mint szabad szemmel.

A csillagászati távcsöveket alapvetően két csoportba lehet sorolni aszerint, hogy fő fénygyűjtő elemként lencsét vagy tükröt tartalmaznak. Előbbieket refraktoroknak, utóbbiakat reflektoroknak nevezzük. A refraktorokban a fény áthalad az objektíven, míg a reflektorokban visszaverődik róla. Emiatt a lencsés távcsövekben jóval nagyobb fényveszteség lép fel, mint a tükrös teleszkópokban. A refraktorok másik nagy hátránya, hogy a lencséken való áthaladáskor a fény különböző hullámhosszú összetevői más-más irányokban szenvednek törést, így az objektív ún. színi hibával terhelt képet állít elő. Ezt több, különböző törésmutatójú lencse kombinálásával lehet korrigálni, de ekkor az említett fényveszteség még jelentősebb. A lencse méretének növelésével egyre bonyolultabb az optikai elemek mechanikai szerelése is. A tükrös távcsöveknél ilyen problémák nem lépnek fel, ezért a XX. század elejétől kezdve a reflektorok egyeduralkodók a csillagászati megfigyelésben. A legnagyobb objektívátmérőjű (1 méter) refraktort 1879-ben helyezték üzembe Chicago mellett, míg a legnagyobb reflektorok tükrének átmérője ma már 8 méter felett jár.

A Keck-teleszkópok.
A Hawaii-ban egy kialudt vulkán tetején működő Mauna Kea Observatory Keck I és Keck II óriástávcsövei. A teleszkópok tükrei méhsejtszerűen szegmentáltak, átmérőjük 10 m, sokáig ez a két távcső volt a legnagyobb a világon. 8 m átmérőjűből jelenleg több is működik, illetve lép működésbe a közeljövőben.

Lencsés távcsövek

A lencsés távcsövek általában hosszú fókusztávolságú objektívvel (tárgylencse) rendelkeznek. Ez a fényt a fókuszba gyűjti össze, s az ott keletkező kép egy okulár segítségével nagyítható ki. A refraktoroknál ún. színi hibák lépnek fel, amit többtagú, ragasztott objektívvel korrigálnak. Hátránya még a lencséken való áthaladáskor jelentkező fényveszteség, ill. a lencse megfelelő befogása miatt jelentkező mechanikai problémák. A XX. sz. elejétől kezdve a csillagászatban a lencsés távcsöveket fokozatosan kiszorították a tükrös teleszkópok.

Refraktorok.
Refraktor sematikus rajza (balra). A Chicago közelében lévő Yerkes Obszervatórium 102 cm nyílású lencsés távcsövét 1879-ben helyezték üzembe. Mind a mai napig ez a világ legnagyobb refraktora (jobbra).

Tükrös távcsövek

Newton-rendszerű távcsövek

A Newton-rendszerű tükrös távcsőben a fényt egy forgási paraboloid alakú főtükör gyűjti össze és fókuszálja. A fénysugarak a fókuszban való találkozás előtt egy 45°-os szögben álló sík segédtükörre esnek, amely a cső oldalán lévő okulárhoz vetíti őket, ahol a keletkező kép tanulmányozható.

Newton-rendszerű tükrös távcső.
Newton-rendszerű tükrös távcső sematikus rajza (balra). Gothard Jenő 254 mm nyílású Newton-féle tükrös távcsöve. A műszer 1874-ben készült a londoni Browning-cég műhelyében. Gothard 1881-ben vásárolta Konkoly Thege Miklóstól (jobbra).

Cassegrain-rendszerű távcsövek

A Cassegrain-rendszerű tükrös távcsövek főtükre forgási paraboloid alakú. A főtükörről visszaverődő összetartó fénysugarakat, még a fókuszban való találkozás előtt egy forgási hiperboloid alakú segédtükör visszaveri, s juttatja a főtükör közepén lévő furaton keresztül a főtükör mögött elhelyezkedő okulárhoz, ill. műszerhez (CCD-kamera, fotométer, spektrográf, stb.).

Cassegrain-rendszerű tükrös távcső.
Cassegrain-rendszerű tükrös távcső sematikus rajza (balra). A Gothard Asztrofizikai Obszervatórium 60 cm tükörátmérőjű Cassegrain-rendszerű teleszkópja, Magyarország második legnagyobb távcsöve (jobbra).

Schmidt-rendszerű távcsövek

A Schmidt-rendszerű tükrös távcsöveket nagykiterjedésű égboltterületek fényképezésére használják. Főtükrük gömb alakú. A fókuszban keletkező kép nem sík, ezért az odahelyezett fotolemezt meg kell görbíteni, hogy a leképezés a lemez széleinél is tökéletes legyen. A távcső érdekessége a tubus elején elhelyezett, a nagy látómező miatt szükséges korrekciós lencse. A Schmidt-távcsöveket a XX. században az égbolt szisztematikus fényképezésére használták.

Schmidt-rendszerű tükrös távcső.
Schmidt-rendszerű tükrös távcső sematikus rajza (balra). A Magyar Tudományos Akadémia Konkoly Thege Miklósról elnevezett Csillagászati Kutatóintézetének 60/90 cm nyílású Schmidt-teleszkópja a Mátrában lévő piszkéstetői obszervatóriumban.