Instruments d'astronomie ultraviolette

Les instruments d'astronomie ultraviolette observent la partie du spectre située juste en deçà de la lumière visible, accessible uniquement depuis l'espace et nécessitant des revêtements, des optiques et des détecteurs spéciaux qui fonctionnent là où le verre et les matériaux ordinaires absorbent.

Definition

Les instruments d'astronomie ultraviolette sont des télescopes et des détecteurs spatiaux optimisés pour le rayonnement d'environ 10 à 400 nanomètres, employant des optiques réfléchissantes, des revêtements spéciaux et des détecteurs insensibles au rayonnement solaire (solar-blind) adaptés aux longueurs d'onde absorbées par l'atmosphère et par les matériaux optiques courants.

Scope

Ce sujet couvre la division en ultraviolet proche, lointain et extrême, les optiques réfléchissantes avec des revêtements spécialisés tels que l'aluminium avec du fluorure de magnésium, les détecteurs insensibles au rayonnement solaire (solar-blind), y compris les galettes de microcanaux (microchannel-plate) et les dispositifs de comptage de photons, les spectrographes ultraviolets, ainsi que les problèmes de contamination et de dégradation qui rendent les instruments ultraviolets exigeants à construire et à exploiter.

Core questions

• Pourquoi l'astronomie ultraviolette doit-elle être menée depuis l'espace ?
• Quelles optiques et quels revêtements fonctionnent dans l'ultraviolet ?
• Quels détecteurs sont utilisés et que signifie « insensible au rayonnement solaire » (solar-blind) ?
• Pourquoi les instruments ultraviolets sont-ils particulièrement sensibles à la contamination ?

Key theories

Optiques et revêtements ultraviolets

La plupart des verres absorbent l'ultraviolet, les instruments s'appuient donc sur des optiques réfléchissantes avec des revêtements soigneusement choisis, tels que l'aluminium recouvert de fluorure de magnésium, pour maintenir la réflectivité dans l'ultraviolet lointain.

Détecteurs de comptage de photons insensibles au rayonnement solaire (solar-blind)

Les galettes de microcanaux et autres détecteurs de comptage de photons avec des photocathodes sensibles à l'ultraviolet peuvent être rendus insensibles au ciel optique beaucoup plus lumineux, une propriété essentielle appelée « insensibilité au rayonnement solaire » (solar-blind).

Sensibilité à la contamination

Les films minces de contaminants et même le dégazage moléculaire absorbent fortement la lumière ultraviolette, ces instruments exigent donc une propreté scrupuleuse lors de leur fabrication et de leur fonctionnement.

Clinical relevance

L'observation ultraviolette permet de sonder les jeunes étoiles chaudes, le milieu interstellaire et intergalactique via les raies d'absorption, l'accrétion dans les binaires compactes et la formation d'étoiles dans les galaxies, donnant accès à des diagnostics de gaz chaud et de processus énergétiques non disponibles aux longueurs d'onde plus longues.

History

L'astronomie ultraviolette a débuté avec les fusées-sondes et les premiers satellites, et le satellite International Ultraviolet Explorer de 1978, à longue durée de vie, l'a rendue courante. Les instruments à bord du télescope spatial Hubble et des missions dédiées ont étendu l'imagerie et la spectroscopie ultraviolettes à travers les études stellaires, galactiques et intergalactiques.

Key figures

• Lyman Spitzer
• George Carruthers

Seminal works

• kitchin2013
• rieke2003

Frequently asked questions

Pourquoi l'astronomie ultraviolette nécessite-t-elle des télescopes spatiaux ?

L'ozone et d'autres molécules de l'atmosphère terrestre absorbent le rayonnement ultraviolet presque complètement, il n'atteint donc jamais le sol. L'observation du ciel ultraviolet nécessite par conséquent de placer les instruments au-dessus de l'atmosphère à l'aide de fusées ou de satellites.

Que signifie pour un détecteur être « insensible au rayonnement solaire » (solar-blind) ?

Un détecteur insensible au rayonnement solaire (solar-blind) répond à la lumière ultraviolette mais est essentiellement insensible à la lumière visible, beaucoup plus abondante. Cela empêche le fond optique lumineux de noyer les faibles signaux ultraviolets, ce qui est crucial car la plupart des sources astronomiques émettent beaucoup plus de lumière visible que d'ultraviolette.