বেতার জ্যোতির্বিজ্ঞান/নয়েজ ও সংকেত

জ্যোতির্বিজ্ঞান থেকে

মহাবিশ্ব থেকে আসা তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গ আসলে এক ধরণের দৈব নয়েজ। এর মধ্যে বেতার তরঙ্গগুলো আবার রেইলি বা গাউসীয় নয়েজ: দৈব দশা ও দৈব কম্পাঙ্ক বিশিষ্ট অসংখ্য দৈব দোলকের অবদানে উৎপন্ন নয়েজ। বেতার থেকে যত অধিক কম্পাঙ্কের দিকে, অর্থাৎ অবলোহিত, দৃশ্যমান তরঙ্গ হয়ে রঞ্জনরশ্মি, গামারশ্মির দিকে যাওয়া যায়, নয়েজ বা সংকেতের প্রকৃতি ততই বেশি পৈসোঁ বিন্যাস অনুসরণ করতে থাকে; তরঙ্গের কণা প্রকৃতি প্রদর্শন করে বলে এগুলোকে শট নয়েজ বলা হয়। নয়েজরূপী এসব সংকেত পরিমাপ করার জন্য বর্তমানে সর্বদাই ইলেকট্রনিক্স ব্যবহার করা হয়। যে ইলেকট্রনীয় যন্ত্র মহাবিশ্ব থেকে আসা বেতার তরঙ্গের শক্তি পরিমাপ করে তার নাম রেডিওমিটার, বা বেতারমাপক; আর যে যন্ত্র শক্তি পরিমাপ করে কম্পাঙ্কের সাপেক্ষে তার নাম স্পেক্ট্রোমিটার, বা বর্ণালীমাপক।

১০০ মাইক্রনের কম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সংকেত নিরূপকে আসার সাথে সাথে পরিমাপ করতে হয়, কারণ কোয়ান্টাম বলবিদ্যার সূত্র অনুযায়ী যেকোনো বিবর্ধক অনাকাঙ্ক্ষিত অতিরিক্ত নয়েজ যোগ করতে বাধ্য। কিন্তু বেতার জ্যোতির্বিজ্ঞানের ক্ষেত্রে সংকেত আসার সাথে সাথেই পরিমাপ করা আবশ্যক নয়, বরং বিবর্ধকের মাধ্যমে সংকেতটির শক্তিবৃদ্ধি করে সঞ্চিত করে রাখা যায়, এবং পরবর্তীতে তা সুবিধামত ব্যবহার করা যায়। নিম্ন নয়েজের বিবর্ধকের ব্যবহারই বেতার ও অবলোহিত জ্যোতির্বিদ্যার সীমানা নির্ধারণ করে। বেতার জ্যোতির্বিদ যেখানে মহাজাগতিক সংকেত বিবর্ধিত করে তা নিয়ে ইচ্ছামতো খেলতে পারে, অবলোহিত বা দৃশ্যমান তরঙ্গের পর্যবেক্ষককে সেখানে কেবল আপতিত ফোটনের সংখ্যা গণনা করেই সন্তুষ্ট থাকতে হয়। তবে বেতার জ্যোতির্বিদ্যায় সাধারণত কাঙ্ক্ষিত সংকেতের চেয়ে নয়েজ তুলনামূলকভাবে অনেক বেশি থাকে। নয়েজের মহাসমুদ্র থেকে কিভাবে সংকেতের ডিঙি নৌকা উদ্ধার করা যায় সেটাই এখানে আলোচ্য বিষয়।

গাউসীয় দৈব নয়েজ

প্রাকৃতিক নয়েজ ও মহাজাগতিক সংকেত দুটোই রেইলি বা গাউসীয় দৈব নয়েজ। এদের বিস্তারের কাল-গড় বা এক্সপেক্টেশন একটি গাউসীয় বণ্টন অনুসরণ করে। ভাগ্য ভাল যে, প্রাকৃতিকভাবে যে সংকেত সবচেয়ে বেশি পাওয়া যাচ্ছে সেটিই পরিমাপ করা সবচেয়ে সোজা। বেতার যন্ত্রের নৈখুঁত্য নির্ভর করে ভোল্টেজ বিস্তারের পরিসাংখ্যিক গুণাবলীর উপর; ক্ষমতা এই বিস্তারের বর্গের সমানুপাতিক। গড় ক্ষমতা সময়ের সাথে সাথে পরিবর্তিত হতে পারে, কিন্তু সাধারণত সে পরিবর্তনের হার বিকিরণের সুসঙ্গতি কালের চেয়ে অনেক কম। তাই কালসাপেক্ষ ভোল্টেজ ফাংশনটিকে একটি "স্থির দৈব চলক" হিসেবে বিবেচনা করা যায়; এটি কালের উপর নয় বরং কেবল পর্যবেক্ষণ যন্ত্রের গুণাবলীর উপর নির্ভর করে। ভোল্টেজের "সম্ভাব্যতা ঘনত্ব ফাংশন" দিয়েই সেসব গুণাবলী মাপা হয়; এক্ষেত্রে ব্যবহার করা হয় তিনটি রাশি: গড়, মূলগড়বর্গের (রুট মিন স্কয়ার: রমস) কাল-গড়, এবং স্বসংগতি (অটোকোরিলেশন)।

গাউসীয় বণ্টনের আদর্শ সম্ভাব্যতা ঘনত্ব ফাংশনে গড় শূন্য, ক্ষমতা ভেদাঙ্কের সমান, এবং এর ক্ষমতাবর্ণালী পাওয়া যায় এর বিস্তারের স্বসংগতি ফাংশনের ফুরিয়ে রূপান্তর থেকে।