تلسکوپها و رصدخانههای فروسرخ
تلسکوپها و رصدخانههای فروسرخ برای رصد تابش گرمایی از اجرام سرد، غبارآلود و دوردست ساخته شدهاند، در حالی که تابش فروسرخ غالب جو و خود ابزار را سرکوب میکنند.
Definition
تلسکوپها و رصدخانههای فروسرخ، تأسیساتی هستند که برای محدوده تقریباً ۱ تا ۳۰۰ میکرون از طریق اپتیک سرد، طراحی با گسیلندگی پایین، انتخاب دقیق مکان یا قرارگیری در فضا، و تکنیکهای حذف پسزمینه بهینهسازی شدهاند که سیگنالهای نجومی ضعیف را از نویز حرارتی جدا میکنند.
Scope
این موضوع شامل پنجرههای جوی و پسزمینههایی است که رصد فروسرخ زمینی را محدود میکنند، مکانهای کوهستانی مرتفع و خشک، سکوهای هوابرد و بالونی، رصدخانههای فروسرخ فضایی، سرمایش برودتی اپتیک و آشکارسازها، و تکنیکهای رصدی مانند برش و تکان دادن که پسزمینه روشن را حذف میکنند.
Core questions
- چرا آسمان فروسرخ بسیار روشنتر از آسمان نوری است؟
- چگونه جذب و گسیل جوی توسط مکان، سکو یا قرارگیری در فضا کاهش مییابد؟
- چرا تلسکوپها و آشکارسازهای فروسرخ باید سرد شوند؟
- کدام تکنیکهای رصدی پسزمینه حرارتی غالب را حذف میکنند؟
Key theories
- پسزمینه حرارتی و گسیلندگی
- هر چیزی در دمای اتاق به شدت در فروسرخ گسیل میکند، بنابراین جو، تلسکوپ و ابزار یک پسزمینه بزرگ را تابش میکنند که منابع نجومی را تحتالشعاع قرار میدهد و طراحیهای با گسیلندگی پایین و سرد شده را ایجاب میکند.
- پنجرههای جوی
- بخار آب و سایر مولکولها بیشتر طول موجهای فروسرخ را جذب میکنند و تنها پنجرههای گسستهای را از زمین قابل دسترس میگذارند، که رصدگران را به سمت مکانهای خشک و مرتفع یا بالاتر از جو سوق میدهد.
- برش و تکان دادن
- با تغییر سریع پرتو بین منبع و آسمان مجاور با آینه ثانویه و سپس حرکت دادن تلسکوپ، رصدگران فریمها را برای حذف پسزمینه حرارتی که به آرامی تغییر میکند، تفاضل میکنند.
Clinical relevance
رصد فروسرخ، مناطق ستارهزا پنهان شده توسط غبار، منظومه شمسی بیرونی سرد، کوتولههای قهوهای و سیارات فراخورشیدی، و کهکشانهای با انتقال به سرخ بالا را آشکار میکند که نورشان به فروسرخ کشیده شده است، و این تأسیسات را در سراسر اخترفیزیک مدرن ضروری میسازد.
History
هرشل تابش فروسرخ را در سال ۱۸۰۰ کشف کرد، اما نجوم فروسرخ حساس منتظر بولومترها و آشکارسازهای سرد شدهای بود که از دهه ۱۹۶۰ توسعه یافتند. بررسیهای زمینی جای خود را به رصدخانههای فضایی مانند IRAS، ISO، اسپیتزر و تلسکوپ فضایی جیمز وب دادند، در کنار سکوهای هوابرد که بالاتر از بیشتر بخار آب جوی پرواز میکنند.
Key figures
- William Herschel
- Frank Low
- Gerry Neugebauer
Related topics
Seminal works
- glass1999
- rieke2003
Frequently asked questions
- چرا تلسکوپهای فضایی مانند JWST بسیار سرد نگه داشته میشوند؟
- یک تلسکوپ گرم به شدت در فروسرخ میدرخشد و سیگنالهای کیهانی ضعیف را تحتالشعاع قرار میدهد. با محافظت تلسکوپ از خورشید و سرد کردن آن تا چند ده کلوین یا کمتر، گسیل حرارتی خود آن بسیار کمتر از سیگنالهایی میشود که سعی در شناسایی آنها دارد.
- آیا نجوم فروسرخ را میتوان از زمین انجام داد؟
- بله، اما فقط در پنجرههای جوی باریک و از مکانهای مرتفع و خشک که بخار آب کم است. حتی در این صورت، آسمان گرم روشن است، بنابراین رصدگران برای حذف پسزمینه به برش و تکان دادن متکی هستند، و چالشبرانگیزترین کارهای فروسرخ از سکوهای هوابرد یا فضایی انجام میشود.