ستاره شناسی و فیبرهای نوری

برای پی بردن به طرز كار جدید‌ترین طیف نگارهای نجومی، یعنی اسباب‌هایی كه كارشان تجزیه نور اجرام سماوی به رنگ‌های تشكیل دهنده است، به پاركی سر بزنید كه فواره‌هایش از داخل روشن می‌شوند. اساس فیزیكی كار هر دو یكی است: وقتی كه نور از یك سر استوانه‌ای نازك و بلند از یك ماده شفاف وارد شود از جدار استوانه، پی در پی باز می‌تابد تا بالاخره از سر دیگر آن خارج شود. در فواره‌ها ماده شفاف، آب است ولی در طیف نگارهایی كه تعدادشان در رصدخانه‌ها روز به روز زیادتر می‌شود این ماده شفاف رشته‌های ظریفی است از تارهای قابل انعطاف سیلیسی به قطر حداكثر چند دهم میلی‌متر.
فیزیك‌دان‌ها این برهم‌كنش میان نور و ماده را بازتاب كلی داخلی می‌نامند. ولی در عمل این بازتاب به ندرت كلی و كامل است. مثلاً، چیزی كه فواره‌های نورانی را این قدر جالب توجه می‌كند همان نورهایی است كه از سطوح جانبی ستون‌های آب خارج می‌شوند. تا قبل از دهه پنجاه كه برای كاهش نشت نور از تارهای نوری، لایه غلافی پیش بینی نشده بود، استفاده از تار نوری به علت كم بودن بازده تراگسیل، عملی نبود. اكنون طراحان وسایل نوری به راحتی می‌توانند بدون استفاده از آینه و عدسی، نور را از جایی به جایی دیگر منتقل كنند.
اختر شناسان بی درنگ به اهمیت استفاده از تارهای نوری در طیف نگاری پی بردند. طیف نگارها اسبابهایی بزرگ و سنگین‌اند كه سوار كردن آن‌ها بر تلسكوپ دشوار است. لیكن به كمك تار نوری به آسانی می‌توان نور ستاره را از صفحه كانونی تلسكوپ به روزنه طیف نگار، كه در گوشه دیگری نصب شده است، هدایت كرد.
به علاوه اپتیك تارهای نوری راه بدیعی هم برای ثبت طیف چندین شئ – مثلاً طیف یك خوشه ستاره‌ای ا یك كهكشان – در آن واحد و با تفكیك زیاد، پیش پای ما می‌گذارد. قبل از شروع رصد، روی یك ورقه فلزی در محل تصویر هر یك از اشیاء مورد نظر سوراخی ریز تعبیه می‌كنند. بعد این ورقه روزنه را در صفحه كانونی دوربین نصب می‌كنند و از هر یك از سوراخ‌ها تاری به یك طیف نگار معمولی می‌كشند. انتهای خروجی تارها را روی شكاف ورودی طیف نگار بر یك خط مرتب می‌كنند. یك CCD نور تمام آن اشیا را در یك تصویر واحد ثبت می‌كند و ده‌ها دسته طیف به دست می‌دهد.
اولین طیف نگار چند جسمی با تار نوری، را ده سال پیش اختر شناسان دانشگاه آریزونا درست كردند و آن را مدوزا نامیدند. از آن زمان به بعد اسامی عجیب و غریب معمول شده است. جراردو آویلا و همكارانش (از رصد خانه جنوبی اروپا) در شماره ماه مارس مجله مسنجر شرح نوع تكامل یافته تر چنین اسبابی را كه اپتوپوس نام دارد آورده‌اند. این اسباب روی تلسكوپ 6ر3 متری رصدخانه لاسیلا، در شیلی كار گذاشته شده است و می‌تواند 52 شئ را در آن واحد بررسی كند. آن‌ها می‌نویسند كه در همین اواخر طیف 700 كهكشان را در پنج شب ثبت كرده‌اند. چنین كاری از طریق طیف نمایی تك شئ در حدود 50 شب طول می‌كشد.
بیشتر طیف نگارهای موجود كه به تار نوری مجهز‌اند برای دوربین‌های غول پیكر ساخته شده‌اند اما فلیر با تلسكوپ اشمیت 2ر1 متری نیوساوت ویلز همراه شده است. فرد واتسون می‌گوید: میدان دید بسیار وسیع امكان رصد همزمان تعداد زیادی شئ دور از هم را فراهم كرده است، و این كاری است كه با دوربین‌های بزرگ معمولی باید یكی یكی انجام داد. فیلر با 35 تار در زمان حاضر و با 100 تار در آینده نزدیك، كار تهیه طیف تعداد زیادی ستاره، كهكشان، و تپ اختر درخشان را، بسیار سریع كرده است.
طیف نگارهای چند جسمی مجهز به تار نوری، علی رغم راحتی و سرعتشان، نقطه ضعف عمده‌ای هم داشته‌اند: برای هر میدان دید جدید لازم است ورقه روزنه جدیدی ساخته شود. فعلاً اختر شناسان چندین رصدخانه مشغول طرح و ساخت نسل بعدی سیستم‌هایی‌اند كه این مشكل را نداشته باشد. در این اسباب‌های جدید، كه به ابتكار دانشگاه آریزونا و دانشگاه دارام (در انگلستان) ساخته می‌شوند به كمك بازوهای مكانیزه یا گیره‌های الكترومكانیكی، تارها را در صفحه كانونی حركت می‌دهند و آن‌ها را در مكان‌های مورد نظر نگه می‌دارند. در نهایت امر هر بار كه میدان دید جدیدی لازم می‌شود را صد فقط مشخص می‌كند كه چه هدف‌هایی را می‌خواهد مطالعه كند. آن‌ه یك كامپیوتر ظرف چند دقیقه تارها را مطابق آنچه حواسته شده تنظیم می‌كند. از این تكنولوژی جدید در طیف نگارهای مجهز به تار MX آریزونا و اتوفیب رصدخانه انگلیس – استرالیا و نیز طیف نگارهایی كه در چندین رصدخانه عمده امریكا در دست تولید است، استفاده می‌شود.