Infrarot- und optische Beobachtung

Die Infrarot- und optische Beobachtung umfasst die sichtbaren und infraroten Bänder, den Bereich des Sternenlichts, der staubdurchdringenden Strahlung und der thermischen Emission kühler Objekte.

Definition

Infrarot- und optische Beobachtung ist die Detektion von Himmelsstrahlung über die sichtbaren und infraroten Bänder hinweg, unter Verwendung empfindlicher Detektoren und, im Infrarotbereich, gekühlter Optiken zur Unterdrückung des thermischen Hintergrunds.

Scope

Dieses Thema behandelt die Beobachtung im optischen und infraroten Bereich, wo die meiste Sternenstrahlung emittiert wird und wo Staub sowohl rötet als auch re-emittiert. Es befasst sich mit optischen Detektoren und den einzigartigen Herausforderungen des Infrarotbereichs, einschließlich des thermischen Hintergrunds, atmosphärischer Absorptionsbanden und der Notwendigkeit gekühlter Instrumente. Es behandelt auch Techniken wie adaptive Optik, die atmosphärische Unschärfe bei diesen Wellenlängen überwinden.

Core questions

• Welche atmosphärischen Fenster ermöglichen erdgebundene optische und infrarote Beobachtungen?
• Warum müssen Infrarotinstrumente gekühlt werden und wie wird der thermische Hintergrund unterdrückt?
• Wie verdeckt interstellarer Staub optisches Licht und emittiert gleichzeitig im Infrarotbereich?
• Wie korrigiert adaptive Optik die atmosphärische Unschärfe bei diesen Wellenlängen?

Key theories

Interstellare Extinktion und Staubemission

Staub absorbiert und streut optisches und ultraviolettes Licht, rötet Quellen und strahlt dann die absorbierte Energie thermisch im Infrarotbereich wieder ab, sodass die beiden Bänder komplementäre Ansichten von staubigen Regionen liefern.

Adaptive Optik

Die Echtzeitkorrektur atmosphärischer Wellenfrontverzerrungen mittels eines verformbaren Spiegels stellt eine nahezu beugungsbegrenzte Auflösung wieder her, wobei die Leistung zu längeren Infrarotwellenlängen hin tendenziell zunimmt.

Clinical relevance

Das optische Band trägt den Großteil des Sternenlichts und die spektralen Merkmale, die zur Charakterisierung von Sternen und Galaxien verwendet werden, während das Infrarotband Staub durchdringt, um Sternentstehungsgebiete, kühle Sterne und Galaxien mit hoher Rotverschiebung zu enthüllen, deren Licht aus dem optischen Bereich verschoben wurde.

History

Die optische Beobachtung ist der älteste Zweig der Astronomie, der durch Fotografie, photoelektrische Detektoren und CCDs transformiert wurde; die Infrarotastronomie reifte später mit gekühlten Detektoren und Weltraumteleskopen, die in der Lage waren, der warmen, undurchsichtigen Atmosphäre zu entkommen.

Seminal works

• chromey2016
• lena2012
• glass1999

Frequently asked questions

Warum ist der Infrarothimmel für ein Teleskop so hell?

Die Atmosphäre, das Teleskop und das Instrument sind alle warm und emittieren thermische Infrarotstrahlung, wodurch ein starker Hintergrund entsteht; Infrarotinstrumente werden gekühlt und sorgfältig abgeschirmt, um dies zu reduzieren.

Warum beobachtet man im Infrarot, um durch Staub zu sehen?

Längere Infrarotwellenlängen werden von interstellarem Staub viel weniger gestreut und absorbiert als optisches Licht, sodass das Infrarot Sterne und Strukturen enthüllen kann, die hinter staubigen Wolken verborgen sind.