বেতার জ্যোতির্বিজ্ঞান

বেতার জ্যোতির্বিজ্ঞান হলো জ্যোতির্বিদ্যার একটি উপক্ষেত্র যেটি রেডিও ফ্রিকোয়েন্সির মাধ্যমে বিভিন্ন মহাকাশীয় বস্তুর অধ্যয়ন করে। ১৯৩৩ সালে একটি মহাকাশীয় বস্তু থেকে প্রথম রেডিও তরঙ্গ সনাক্ত করা হয়েছিল, যখন বেল টেলিফোন ল্যাবরেটরিজ-এ কার্ল জানস্কি মিল্কিওয়ে থেকে আসা বিকিরণ সম্পর্কে রিপোর্ট করেছিলেন। পরবর্তী পর্যবেক্ষণগুলো রেডিও তরঙ্গ নির্গমনের বিভিন্ন উৎস চিহ্নিত করেছে। এর মধ্যে রয়েছে তারা এবং ছায়াপথ, সেইসাথে সম্পূর্ণ নতুন শ্রেণীর বস্তু, যেমন রেডিও গ্যালাক্সি, কোয়াসার, পালসার এবং ম্যাসার। মহাজাগতিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড রেডিয়েশনের আবিষ্কার, বিগ ব্যাং তত্ত্বের প্রমাণ হিসাবে বিবেচিত আবিষ্কার, বেতার জ্যোতির্বিদ্যার মাধ্যমে করা হয়েছিল।
বেতার জ্যোতির্বিদ্যা বেতার টেলিস্কোপ হিসাবে উল্লেখ বড় রেডিও অ্যান্টেনা ব্যবহার করে পরিচালিত হয়, যেগুলি এককভাবে ব্যবহৃত হয়, অথবা একাধিক লিঙ্কযুক্ত টেলিস্কোপ দিয়ে রেডিও ইন্টারফেরোমেট্রি এবং অ্যাপারচার সংশ্লেষণের কৌশল ব্যবহার করে। ইন্টারফেরোমিটারের ব্যবহার রেডিও জ্যোতির্বিদ্যাকে উচ্চ কৌণিক রেজোলিউশন অর্জন করতে দেয়, কারণ একটি ইন্টারফেরোমিটারের সমাধান করার ক্ষমতা তার উপাদানগুলির আকারের পরিবর্তে তার উপাদানগুলির মধ্যে দূরত্ব দ্বারা সেট করা হয়।
বেতার জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা বেতার বর্ণালীতে বিভিন্ন বস্তু পর্যবেক্ষণ করতে বিভিন্ন কৌশল প্রয়োগ করেন। এই বর্ণালী নির্গমন বিশ্লেষণ করার জন্য যন্ত্রগুলিকে কেবল একটি শক্তিশালী রেডিও উৎসের দিকে নির্দেশ করা যেতে পারে। আকাশের একটি অঞ্চলকে আরও চিত্রের মাধ্যমে আরো বড় করে বিশ্লেষণ করতে, একাধিক ওভারল্যাপিং স্ক্যান রেকর্ড করা যেতে পারে এবং একটি মোজাইক চিত্রে একত্রিত করা যেতে পারে। ব্যবহৃত যন্ত্রের ধরন সিগন্যালের শক্তি এবং প্রয়োজনীয় বিশদ পরিমাণের উপর নির্ভর করে।
পৃথিবীর পৃষ্ঠ থেকে পর্যবেক্ষণগুলি বায়ুমণ্ডলের মধ্য দিয়ে যেতে পারে এমন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে সীমাবদ্ধ। কম ফ্রিকোয়েন্সি বা দীর্ঘ তরঙ্গদৈর্ঘ্যে, আয়নোস্ফিয়ার এর মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকে, যা তার বৈশিষ্ট্যযুক্ত প্লাজমা ফ্রিকোয়েন্সি থেকে কম ফ্রিকোয়েন্সি সহ তরঙ্গ প্রতিফলিত করে।  জলীয় বাষ্প উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে বেতার জ্যোতির্বিদ্যায় হস্তক্ষেপ করে, যার ফলে রেডিও অবজারভেটরি তৈরি করা হয়েছে যেগুলি খুব উচ্চ এবং শুষ্ক স্থানে মিলিমিটার তরঙ্গদৈর্ঘ্যে পর্যবেক্ষণ পরিচালনা করে, যাতে দৃষ্টির লাইনে জলীয় বাষ্পের পরিমাণ কম হয় এবং কাজে কম বাঁধা আসে। অবশেষে, পৃথিবীতে ডিভাইসগুলি প্রেরণের ফলে বেতার তরঙ্গ হস্তক্ষেপ হতে পারে। এ কারণেই প্রত্যন্ত স্থানে অনেক রেডিও অবজারভেটরি তৈরি করা হয়েছে।
রেডিও জ্যোতির্বিদ্যা জ্যোতির্বিদ্যার জ্ঞানে উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করেছে, বিশেষ করে পালসার, কোয়াসার[২৩] এবং রেডিও গ্যালাক্সি সহ বিভিন্ন শ্রেণীর নতুন বস্তুর আবিষ্কারের ফলে। এর কারণ হল রেডিও জ্যোতির্বিদ্যা আমাদের এমন জিনিস দেখতে দেয় যা অপটিক্যাল অ্যাস্ট্রোনমিতে সনাক্ত করা যায় না। এই ধরনের বস্তুগুলি মহাবিশ্বের সবচেয়ে চরম এবং শক্তিশালী শারীরিক প্রক্রিয়াগুলির প্রতিনিধিত্ব করে।
মহাজাগতিক মাইক্রোওয়েভ এর ব্যাকগ্রাউন্ড রেডিয়েশনও প্রথম রেডিও টেলিস্কোপ ব্যবহার করে সনাক্ত করা হয়েছিল। যাইহোক, রেডিও টেলিস্কোপগুলি সূর্য ও সৌর কার্যকলাপের পর্যবেক্ষণ এবং গ্রহগুলির রাডার ম্যাপিং সহ বাড়ির অনেক কাছাকাছি বস্তুর তদন্ত করতেও ব্যবহার করা হয়েছে।
অন্যান্য উৎস অন্তর্ভুক্ত:
সূর্য
বৃহস্পতি
ধনু রাশি এ, মিল্কিওয়ের গ্যালাকটিক কেন্দ্র, যার একটি অংশ ধনু এ* একটি রেডিও তরঙ্গ নির্গত সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোল বলে মনে করা হয়।
সক্রিয় গ্যালাকটিক নিউক্লিয়াস এবং পালসারগুলিতে চার্জযুক্ত কণার জেট রয়েছে যা সিনক্রোট্রন বিকিরণ নির্গত করে থাকে।
গ্যালাক্সি ক্লাস্টারগুলিকে একত্রিত করে প্রায়শই বিচ্ছুরিত রেডিও নির্গমন দেখায়।
সুপারনোভা অবশিষ্টাংশগুলিও বিচ্ছুরিত রেডিও নির্গমন দেখাতে পারে;  পালসার হল এক ধরনের সুপারনোভা অবশিষ্টাংশ যা অত্যন্ত সিঙ্ক্রোনাস নির্গমন দেখিয়ে থাকে।
মহাজাগতিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ড হল ব্ল্যাকবডি রেডিও/মাইক্রোওয়েভ নির্গমন।
জানস্কি -এর দশকে মিল্কিওয়ে পর্যবেক্ষণ করার আগে, পদার্থবিদরা অনুমান করেছিলেন যে জ্যোতির্বিজ্ঞানের উত্স থেকে রেডিও তরঙ্গ পর্যবেক্ষণ করা যেতে পারে।  -এর দশকে, জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণগুলি দেখিয়েছিল যে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশন বিদ্যুৎ এবং চুম্বকত্বের সাথে সম্পর্কযুক্ত এবং যেকোনো তরঙ্গদৈর্ঘ্যে বিদ্যমান থাকতে পারে।  সালে জার্মান জ্যোতির্পদার্থবিদ জোহানেস উইলসিং এবং জুলিয়াস শেইনার এর একটি পরীক্ষা এবং এবং সালের মধ্যে অলিভার লজ দ্বারা সেট করা একটি সেন্টিমিটার তরঙ্গ বিকিরণ যন্ত্র সহ সূর্য থেকে রেডিও নির্গমন শনাক্ত করার জন্য বেশ কয়েকটি প্রচেষ্টা করা হয়েছিল।  যন্ত্রের প্রযুক্তিগত সীমাবদ্ধতা।  সালে আয়নোস্ফিয়ার প্রতিফলিত রেডিওর আবিষ্কার, পদার্থবিদরা এই সিদ্ধান্তে উপনীত হন যে স্তরটি যেকোন জ্যোতির্বিজ্ঞানী রেডিও ট্রান্সমিশনকে মহাকাশে ফেরত দেবে, তাদের সনাক্ত করা যাবে না।
কার্ল জানস্কি এর দশকের গোড়ার দিকে নির্বিঘ্নে প্রথম জ্যোতির্বিজ্ঞানের রেডিও উৎস আবিষ্কার করেছিলেন।  বেল টেলিফোন ল্যাবরেটরিজ-এর একজন প্রকৌশলী হিসেবে, তিনি স্ট্যাটিক তদন্ত করছিলেন যা শর্ট ওয়েভ ট্রান্সআটলান্টিক ভয়েস ট্রান্সমিশনে হস্তক্ষেপ করে।  একটি বড় দিকনির্দেশক অ্যান্টেনা ব্যবহার করে, জানস্কি লক্ষ্য করেছেন যে তার অ্যানালগ পেন-এবং-কাগজ রেকর্ডিং সিস্টেম অজানা উত্সের পুনরাবৃত্তি সংকেত রেকর্ড করছে।  যেহেতু প্রতি ২৪ ঘন্টার মধ্যে সিগন্যালটি শীর্ষে পৌঁছেছিল, জ্যান্সকি মূলত হস্তক্ষেপের উত্সটি তার দিকনির্দেশক অ্যান্টেনার দৃশ্যে সূর্যকে অতিক্রম করে বলে সন্দেহ করেছিলেন।  ক্রমাগত বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে উত্সটি সূর্যের ২৪-ঘন্টা দৈনিক চক্রকে সঠিকভাবে অনুসরণ করছে না, বরং ২৩ ঘন্টা এবং ৫৬ মিনিটের চক্রে পুনরাবৃত্তি করছে।  জ্যান্সকি তার বন্ধু, জ্যোতির্পদার্থবিদ এবং শিক্ষক আলবার্ট মেলভিন স্কেলেটের সাথে বিস্ময়কর ঘটনা নিয়ে আলোচনা করেছিলেন, যিনি নির্দেশ করেছিলেন যে সিগন্যাল শিখরগুলির মধ্যে সময়টি একটি পার্শ্বীয় দিনের সঠিক দৈর্ঘ্য ছিল;  প্রতিবার পৃথিবী ঘোরার সময় অ্যান্টেনার সামনে দিয়ে যেতে সময় লাগে "স্থির" জ্যোতির্বিদ্যার বস্তু, যেমন একটি তারা।  অপটিক্যাল জ্যোতির্বিদ্যা সংক্রান্ত মানচিত্রের সাথে তার পর্যবেক্ষণের তুলনা করে, জান্সকি শেষ পর্যন্ত এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছিলেন যে বিকিরণের উত্স শীর্ষে পৌঁছেছিল যখন তার অ্যান্টেনাটি ধনু রাশির নক্ষত্রমন্ডলে মিল্কিওয়ের ঘনতম অংশে লক্ষ্য করা হয়েছিল। তিনি উপসংহারে এসেছিলেন যে যেহেতু সূর্য (এবং অন্যান্য নক্ষত্র) রেডিও শব্দের বড় নির্গমনকারী ছিল না, তাই অদ্ভুত রেডিও হস্তক্ষেপ আন্তঃনাক্ষত্রিক গ্যাস এবং ছায়াপথের ধূলিকণা দ্বারা উত্পন্ন হতে পারে।  (জানস্কির পিক রেডিও উত্স, আকাশের উজ্জ্বলতমগুলির মধ্যে একটি, -এর দশকে ধনু রাশি এ মনোনীত হয়েছিল এবং গ্যালাক্টিক "গ্যাস এবং ধূলিকণা" হওয়ার পরিবর্তে পরবর্তীতে একটি শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রে ইলেকট্রন দ্বারা নির্গত হওয়ার অনুমান করা হয়েছিল। বর্তমান চিন্তাভাবনা হল  যে এগুলি গ্যালাক্সির কেন্দ্রে একটি বিশাল ব্ল্যাক হোলের চারপাশে কক্ষপথে থাকা আয়ন যা এখন ধনু এ* হিসাবে মনোনীত। তারকাচিহ্নটি নির্দেশ করে যে ধনু রাশি এ* এর কণাগুলি আয়নযুক্ত।)
জানস্কি ১৯৩৩ সালের এপ্রিলে তার আবিষ্কারের ঘোষণা দেন এবং রেডিও জ্যোতির্বিদ্যার ক্ষেত্র জন্মগ্রহণ করেন।  তিনি আরও বিস্তারিতভাবে মিল্কিওয়ে থেকে রেডিও তরঙ্গ অনুসন্ধান করতে চেয়েছিলেন, কিন্তু বেল ল্যাবস তাকে অন্য একটি প্রকল্পে পুনরায় নিয়োগ দেয়, তাই তিনি জ্যোতির্বিদ্যার ক্ষেত্রে আর কোন কাজ করেননি।  রেডিও জ্যোতির্বিদ্যার ক্ষেত্রে তার অগ্রণী প্রচেষ্টাকে তার নামানুসারে ফ্লাক্স ঘনত্বের মৌলিক একক, জান্সকি (Jy) নামকরণের মাধ্যমে স্বীকৃত করা হয়েছে।
গ্রট রেবার জান্সকি এর কাজ দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়েছিলেন, এবং ১৯৩৭ সালে তার বাড়ির উঠোনে ৯ মি ব্যাসের একটি প্যারাবোলিক রেডিও টেলিস্কোপ তৈরি করেছিলেন। তিনি জানস্কির পর্যবেক্ষণগুলি পুনরাবৃত্তি করে শুরু করেছিলেন, এবং তারপর রেডিও ফ্রিকোয়েন্সিতে প্রথম আকাশ জরিপ পরিচালনা করেছিলেন।  ২৭ ফেব্রুয়ারী, ১৯৪২-এ, জেমস স্ট্যানলি হে, একজন ব্রিটিশ আর্মি গবেষণা অফিসার, সূর্য দ্বারা নির্গত রেডিও তরঙ্গের প্রথম সনাক্তকরণ করেন।  সেই বছর পরে জর্জ ক্লার্ক সাউথওয়ার্থ,[১২] জানস্কির মতো বেল ল্যাব-এও সূর্য থেকে রেডিওওয়েভ শনাক্ত করেন।  উভয় গবেষকই রাডারের আশেপাশে যুদ্ধকালীন নিরাপত্তার দ্বারা আবদ্ধ ছিলেন, তাই রেবার, যিনি ছিলেন না, তার ১৯৪৪ সালের ফলাফলগুলি প্রথম প্রকাশ করেন। আরো বেশ কিছু মানুষ স্বাধীনভাবে সৌর তরঙ্গ আবিষ্কার করেছে, যার মধ্যে রয়েছে ডেনমার্কের ই. স্কট এবং নরফোক দ্বীপে কাজ করা এলিজাবেথ আলেকজান্ডার।
কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ে, যেখানে দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধের সময় আয়নোস্ফিয়ারিক গবেষণা হয়েছিল, জে. এ. র‍্যাটক্লিফ টেলিকমিউনিকেশন রিসার্চ এস্টাব্লিশমেন্টের অন্যান্য সদস্যদের সাথে যারা রাডারে যুদ্ধকালীন গবেষণা চালিয়েছিল, ইউনিভার্সিটিতে একটি রেডিওফিজিক্স গ্রুপ তৈরি করেছিল যেখানে সূর্য থেকে রেডিও তরঙ্গ নির্গমন পর্যবেক্ষণ ও অধ্যয়ন করা হয়েছিল। এই প্রাথমিক গবেষণাটি শীঘ্রই অন্যান্য মহাকাশীয় রেডিও উত্সগুলির পর্যবেক্ষণের মধ্যে শাখা প্রশাসিত হয়েছিল এবং সনাক্ত করা নির্গমনের কৌণিক উত্সকে বিচ্ছিন্ন করার জন্য ইন্টারফেরোমেট্রি কৌশলগুলি অগ্রণী হয়েছিল। ক্যাভেন্ডিশ অ্যাস্ট্রোফিজিক্স গ্রুপের মার্টিন রাইল এবং অ্যান্টনি হিউইশ পৃথিবী-ঘূর্ণন অ্যাপারচার সংশ্লেষণের কৌশল তৈরি করেছেন। কেমব্রিজের রেডিও অ্যাস্ট্রোনমি গ্রুপ ১৯৫০-এর দশকে কেমব্রিজের কাছে মুলার্ড রেডিও অ্যাস্ট্রোনমি অবজারভেটরি খুঁজে পায়। ১৯৬০-এর দশকের শেষের দিকে এবং ১৯৭০-এর দশকের গোড়ার দিকে, কম্পিউটারগুলি (যেমন টাইটান) গণনামূলকভাবে নিবিড় ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম বিপর্যয়গুলি পরিচালনা করতে সক্ষম হয়েছিল, তারা অ্যাপারচার সংশ্লেষণ ব্যবহার করে একটি 'এক-মাইল' তৈরি করতে এবং পরে একটি '৫ কিমি' কার্যকর অ্যাপারচার ব্যবহার করে। যথাক্রমে ওয়ান-মাইল এবং রাইল টেলিস্কোপ।  তারা কেমব্রিজ ইন্টারফেরোমিটার ব্যবহার করে রেডিও আকাশের মানচিত্র তৈরি করে, দ্বিতীয় (২ সি) এবং তৃতীয় (৩ সি) রেডিও উৎসের কেমব্রিজ ক্যাটালগ তৈরি করে।
বেতার জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা বেতার বর্ণালীতে বিভিন্ন বস্তু পর্যবেক্ষণ করতে বিভিধরনের ন্ন কৌশল প্রয়োগ থাকেনকরেন। এই বর্ণালী নির্গমন বিশ্লেষণ করার জন্য যন্ত্রগুলিকে কেবল একটি শক্তিশালী রেডিও উৎসের দিকে নির্দেশ করা যেতে পারে। আকাশের একটি অঞ্চলকে আরও চিত্রের মাধ্যমে আরো বড় করে বিশ্লেষণ করতে, একাধিক ওভারল্যাপিং স্ক্যান রেকর্ড করা যেতে পারে এবং একটি মোজাইক চিত্রে একত্রিত করা যেতে পারে। ব্যবহৃত যন্ত্রের ধরন সিগন্যালের শক্তি এবং প্রয়োজনীয় বিশদ পরিমাণের উপর নির্ভর থাকে করে।
পৃথিবীর পৃষ্ঠ থেকে পর্যবেক্ষণগুলি বায়ুমণ্ডলের মধ্য দিয়ে যেতে পারে এমন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকে। কম ফ্রিকোয়েন্সি বা দীর্ঘ তরঙ্গদৈর্ঘ্যে, আয়নোস্ফিয়ার এর মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকে, যা তার বৈশিষ্ট্যযুক্ত প্লাজমা ফ্রিকোয়েন্সি থেকে কম ফ্রিকোয়েন্সি সহ তরঙ্গ প্রতিফলিত করে।  জলীয়বাষ্প উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে বেতার জ্যোতির্বিদ্যায় হস্তক্ষেপ করে থাকে, যার ফলে রেডিও অবজারভেটরি তৈরি করা হয়েছে যেগুলি খুব উচ্চ এবং শুষ্ক স্থানে মিলিমিটার তরঙ্গদৈর্ঘ্যে পর্যবেক্ষণ পরিচালনা করে, যাতে দৃষ্টির লাইনে জলীয় বাষ্পের পরিমাণ কম হয় এবং কাজে কম বাঁধা আসে। অবশেষে, পৃথিবীতে ডিভাইসগুলি প্রেরণের ফলে বেতার তরঙ্গ হস্তক্ষেপ হতে পারে।  এ কারণেই প্রত্যন্ত স্থানে অনেক রেডিও অবজারভেটরি তৈরি করা হয়েছে।
রেডিও অ্যাস্ট্রোনমি সার্ভিস (এছাড়াও: রেডিও অ্যাস্ট্রোনমি, রেডিও কমিউনিকেশন সার্ভিস) হল, ইন্টারন্যাশনাল টেলিকমিউনিকেশন ইউনিয়নের (আই টি ইউ) রেডিও রেগুলেশনস (আর আর) এর ১.৫৮ অনুচ্ছেদ অনুসারে, "আমার রেডিওর সাথে জড়িত একটি রেডিও কমিউনিকেশন পরিষেবা" হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে। এই রেডিও কমিউনিকেশন পরিষেবার বিষয় হলো জ্যোতির্বিদ্যা বা মহাকাশীয় বস্তুর দ্বারা প্রেরিত রেডিও তরঙ্গ গ্রহণ করা।