માક્સુતોવ શ્મિટ ટેલિસ્કોપ

માક્સુતોવ શ્મિટ ટેલિસ્કોપ : ખગોલીય અભ્યાસક્ષેત્રે વપરાતાં મોટાં દૂરબીનનો એક પ્રકાર. તે મહદ્અંશે પરાવર્તક પ્રકારનાં હોય છે, જેમાં પરવલયાકાર પ્રાથમિક અરીસા (parabolic primary mirror) દ્વારા ખગોલીય પદાર્થનું પ્રતિબિંબ મેળવવામાં આવે છે. (જુઓ કૅસેગ્રેઇન કેન્દ્ર અને કૂડે કેન્દ્ર). જો પ્રાથમિક અરીસાની વક્રતા પરવલયાકાર ન હોતાં ગોલીય (spherical) હોય તો તે દ્વારા મળતું પ્રતિબિંબ ગોલીય વિપથન (spherical aberration) તરીકે ઓળખાતી ક્ષતિ ધરાવતું હોય છે.

હવે અંતર્ગોળ પરવલયાકાર અરીસા દ્વારા અક્ષ ઉપરના બિંદુ માટે તો આ ક્ષતિ સંપૂર્ણ રીતે નિવારી શકાય છે. પરંતુ અક્ષથી નાના ખૂણે આવેલાં બિંદુઓ માટે આ પ્રતિબિંબ ક્ષતિયુક્ત હોય છે, ખાસ કરીને પ્રતિબિંબ-વિકાર (coma) તરીકે ઓળખાતી ક્ષતિ તે ધરાવતું હોય છે.

આ કારણે મોટાં ખગોલીય પરાવર્તક દૂરબીનોનું ર્દષ્ટિક્ષેત્ર સામાન્ય રીતે ઘણું જ મર્યાદિત મળે છે – આશરે ડિગ્રીના ચોથા ભાગ જેટલું. અમુક પ્રકારના ખગોલીય અભ્યાસ માટે આ મર્યાદા નિવારવી જરૂરી છે; જેમ કે, આકાશનું ખગોલીય સર્વેક્ષણ.

1930માં જર્મનીની હૅમ્બર્ગ વેધશાળાના એક વિજ્ઞાની બર્નહાર્ડ શ્મિટ દ્વારા થયેલ ક્રાંતિકારી સંશોધનને કારણે, ખાસ પ્રકારના, વિસ્તૃત ર્દષ્ટિક્ષેત્ર ધરાવતા દૂરબીનની રચના શક્ય બની, જેને શ્મિટ ટેલિસ્કોપ તરીકે ઓળખાવાયું. આ શ્મિટ ટેલિસ્કોપની રચનામાં, પ્રાથમિક અરીસાની વક્રતા પરવલયાકાર નહિ, પરંતુ ગોલીય પ્રકારની હોય છે અને તેના દ્વારા ઉત્પન્ન થતા ગોલીય વિપથનને નિવારવા માટે, પ્રકાશ-કિરણો આ અરીસા પર આપાત થાય તે પહેલાં એક ખાસ પ્રકારની વક્રતા ધરાવતી કાચની પાતળી તકતીમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે.

આ તકતીને ખગોલીય સુધારક (aspheric corrector) એટલે કે ‘એસ્ફિયરિક વક્રતા ધરાવતી ક્ષતિનિવારક તકતી’ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ તકતીને પ્રાથમિક અરીસાના કેન્દ્ર ઉપર રાખવામાં આવે છે અને આ તકતી અને પ્રાથમિક અરીસાના અર્ધા અંતરે એવું પ્રતિબિંબ મળે છે જે આશરે 8થી 10 ડિગ્રીના વ્યાપમાં પ્રતિબિંબ-વિકાર તથા ગોલીય વિપથન એમ બંને ક્ષતિઓથી મુક્ત હોય. પરંતુ આ પ્રતિબિંબનું ક્ષેત્ર સમતલ સપાટીવાળું ન હોતાં ગોલીય વક્રાકાર સપાટીવાળું હોય છે, જેથી પ્રતિબિંબ નોંધવા માટે ફોટોગ્રાફિક ફિલ્મને પણ યોગ્ય વક્રતા આપવી જરૂરી બને છે. વળી આ પ્રતિબિંબ ક્ષતિનિવારક તકતી અને પ્રાથમિક અરીસાની વચ્ચેના વિસ્તારમાં મળતું હોઈ ટેલિસ્કોપ ટ્યૂબની અંદર ફિલ્મ રાખવી પડે છે. આ થઈ શ્મિટ ટેલિસ્કોપની મૂળભૂત રચના.

1945માં ડી. ડી. માક્સુતોવ નામના રશિયન ખગોળવિજ્ઞાનીએ આ રચનામાં એક મહત્વનો ફેરફાર કર્યો, જેમાં અગોલીય પ્રકારની ક્ષતિનિવારક તકતીને સ્થાને ગોલીય વક્રતા ધરાવતી નવચંદ્રક (meniscus) પ્રકારની તકતી વાપરવામાં આવી અને આ રચનામાં પણ વિસ્તૃત ર્દષ્ટિક્ષેત્રને આવરતું ક્ષતિરહિત પ્રતિબિંબ મેળવી શકાયું. આ રચનાના બે ફાયદા હતા; એક તો આ નવચંદ્રક તકતીનું સ્થાન અરીસાના કેન્દ્ર કરતાં લગભગ અર્ધા અંતરે હોવાથી ટ્યૂબની લંબાઈ અર્ધી થઈ ગઈ અને બીજું અગોલીય તકતી કરતાં ગોલીય વક્રતા ધરાવતી નવચંદ્રક તકતી બનાવવી વધુ સરળ હતી; જોકે આ માક્સુતોવ પ્રકારના ટેલિસ્કોપમાં પણ પ્રતિબિંબનું તલ સમતલ ન હોતાં શ્મિટના ટેલિસ્કોપની જેમ ગોળાકાર જ રહ્યું.

અત્રે એક હકીકત પણ નોંધવી જોઈએ કે ટેલિસ્કોપની તેજસ્વી પ્રતિબિંબ પ્રાપ્ત કરવાની ક્ષમતા તેના પ્રાથમિક અરીસાની કેન્દ્રલંબાઈ અને તેના વ્યાસના ગુણોત્તર, જેને કેન્દ્રસંખ્યા (focal number) કહે છે તે દ્વારા મપાય છે. ઉપર્યુક્ત રચના ધરાવતા શ્મિટ અને માક્સુતોવ ટેલિસ્કોપમાં આ ફોકલ નંબર એક કે તેથી પણ નાનો હોય છે. જેમ આ સંખ્યા નાની તેમ પ્રતિબિંબ નાના ક્ષેત્રમાં અને વધુ તેજસ્વી મળે.

1970 પછીના દાયકામાં આ મૂળભૂત (prime focus) માક્સુતોવ-શ્મિટ ટેલિસ્કોપ અંગેની રચનામાં વધુ સંશોધનો થતાં કૅસેગ્રેઇન (cassegrain) પ્રકારનાં માક્સુતોવ-શ્મિટ ટેલિસ્કોપ અસ્તિત્વમાં આવ્યાં. આ પ્રકારનાં દૂરબીનોમાં, પ્રાથમિક અરીસા પરથી પરાવર્તિત થતાં કિરણો પ્રતિબિંબ રચે તે પહેલાં એક અન્ય નાના અરીસા–જેને ગૌણ અરીસા (secondary mirror) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે તે દ્વારા પરાવર્તિત કરીને, પ્રાથમિક અરીસાના મધ્યભાગમાં રાખવામાં આવેલ નાના છિદ્ર વાટે બહાર કાઢીને, ટ્યૂબની બહાર પ્રતિબિંબ મેળવવામાં આવે છે. આ રચનામાં ગૌણ અરીસાને યોગ્ય વક્રાકાર આપીને પ્રતિબિંબનું ક્ષેત્ર વક્રાકાર નહિ, પરંતુ સમતલ (flat) મેળવી શકાય છે; જોકે આ રચનામાં ઉપર્યુક્ત ફોકલ નંબર થોડો વધી જાય છે (આશરે  5 જેટલો), જે એની ક્ષમતામાં ઘટાડો ગણાય; પરંતુ આ રચનામાં પ્રતિબિંબ ટેલિસ્કોપ ટ્યૂબની બહાર પ્રાપ્ત થતું હોવાથી નેત્રકાચ (eyepiece) દ્વારા તેને જોવું કે સામાન્ય કૅમેરા ગોઠવી તેનો ફોટોગ્રાફ લેવાનું શક્ય બને છે. આ કારણથી આ પ્રકારનાં દૂરબીનો, નાનાં ઊંચી કોટિનાં દૂરબીનોના ઉત્પાદકોમાં ઘણાં પ્રચલિત થયાં છે; મોટી વેધશાળાઓ prime focus ધરાવતી રચનાવાળાં મૂળભૂત માક્સુતોવ-શ્મિટ ટેલિસ્કોપ વાપરે છે. આ પ્રકારના ટેલિસ્કોપનો મુખ્ય ઉપયોગ તો આકાશી સર્વેક્ષણમાં તસવીરો લેવા માટે થતો હોવાથી તે માક્સુતોવ-શ્મિટ કૅમેરા તરીકે પણ ઓળખાય છે. આ પ્રકારનો ઘણો પ્રખ્યાત શ્મિટ ટેલિસ્કોપ યુ.એસ.ની માઉન્ટ પેલૉમાર ખાતે આવેલ 48´´ (120 સેમી.) શ્મિટ છે, જે દ્વારા વિસ્તૃત ખગોલીય સર્વેક્ષણ કરાય છે. વળી ખગોલીય અભ્યાસ માટે વર્ણપટ-રેખાઓ નોંધવા માટે પણ તે ઘણો ઉપયોગી થાય છે. કૅસેગ્રેઇન પ્રકારના માક્સુતોવ-શ્મિટ કૅમેરા દ્વારા પૃથ્વી પરની દૂરની વસ્તુઓની પણ સુંદર તસવીરો લઈ શકાય છે.

જ્યોતીન્દ્ર ન. દેસાઈ