इन्फ्रारेड दूरबीनें और वेधशालाएँ

इन्फ्रारेड दूरबीनें और वेधशालाएँ ठंडी, धूल भरी और दूर की वस्तुओं से निकलने वाले ताप विकिरण का अवलोकन करने के लिए बनाई जाती हैं, जबकि वायुमंडल और उपकरण के अत्यधिक इन्फ्रारेड चमक को दबाया जाता है।

Definition

इन्फ्रारेड दूरबीनें और वेधशालाएँ ऐसी सुविधाएँ हैं जो ठंडे ऑप्टिक्स, कम-उत्सर्जन डिज़ाइन, सावधानीपूर्वक स्थल चयन या अंतरिक्ष में स्थापना, और पृष्ठभूमि-घटाव तकनीकों के माध्यम से लगभग 1 से 300 माइक्रोन की सीमा के लिए अनुकूलित हैं, जो थर्मल शोर से मंद खगोलीय संकेतों को अलग करती हैं।

Scope

यह विषय वायुमंडलीय खिड़कियों और पृष्ठभूमि को शामिल करता है जो जमीनी-आधारित इन्फ्रारेड अवलोकन, ऊँचे और शुष्क पर्वतीय स्थलों, हवाई और गुब्बारे प्लेटफार्मों, अंतरिक्ष इन्फ्रारेड वेधशालाओं, ऑप्टिक्स और डिटेक्टरों के क्रायोजेनिक शीतलन, और चॉपिंग और नोडिंग जैसी अवलोकन तकनीकों को बाधित करते हैं जो उज्ज्वल पृष्ठभूमि को घटाते हैं।

Core questions

• इन्फ्रारेड आकाश ऑप्टिकल आकाश की तुलना में इतना अधिक चमकीला क्यों है?
• स्थल, प्लेटफॉर्म या अंतरिक्ष में स्थापना द्वारा वायुमंडलीय अवशोषण और उत्सर्जन को कैसे कम किया जाता है?
• इन्फ्रारेड दूरबीनों और डिटेक्टरों को ठंडा क्यों करना पड़ता है?
• कौन सी अवलोकन तकनीकें प्रमुख थर्मल पृष्ठभूमि को घटाती हैं?

Key theories

थर्मल पृष्ठभूमि और उत्सर्जन

कमरे के तापमान पर सब कुछ इन्फ्रारेड में दृढ़ता से उत्सर्जित होता है, इसलिए वायुमंडल, दूरबीन और उपकरण एक बड़ी पृष्ठभूमि विकिरणित करते हैं जो खगोलीय स्रोतों को बौना कर देता है और कम-उत्सर्जन, ठंडे डिजाइनों को मजबूर करता है।

वायुमंडलीय खिड़कियाँ

जल वाष्प और अन्य अणु अधिकांश इन्फ्रारेड तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करते हैं, जिससे जमीन से केवल असतत खिड़कियाँ ही सुलभ रहती हैं, जो पर्यवेक्षकों को शुष्क उच्च-ऊंचाई वाले स्थलों या वायुमंडल के ऊपर जाने के लिए प्रेरित करती हैं।

चॉपिंग और नोडिंग

द्वितीयक दर्पण के साथ स्रोत और आसन्न आकाश के बीच बीम को तेजी से स्विच करके और फिर दूरबीन को हिलाकर, पर्यवेक्षक धीरे-धीरे बदलती थर्मल पृष्ठभूमि को रद्द करने के लिए फ़्रेमों का अंतर करते हैं।

Clinical relevance

इन्फ्रारेड अवलोकन धूल से छिपे हुए तारे-निर्माण क्षेत्रों, ठंडे बाहरी सौर मंडल, भूरे बौनों और एक्सोप्लैनेट, और उच्च-रेडशिफ्ट आकाशगंगाओं को प्रकट करता है जिनका प्रकाश इन्फ्रारेड में फैला हुआ है, जिससे ये सुविधाएँ आधुनिक खगोल भौतिकी में आवश्यक हो जाती हैं।

History

हर्षेल ने 1800 में इन्फ्रारेड विकिरण की खोज की, लेकिन संवेदनशील इन्फ्रारेड खगोल विज्ञान 1960 के दशक से विकसित बोलोमीटर और ठंडे डिटेक्टरों की प्रतीक्षा कर रहा था। जमीनी-आधारित सर्वेक्षणों ने IRAS, ISO, Spitzer, और जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप जैसी अंतरिक्ष वेधशालाओं को रास्ता दिया, साथ ही हवाई प्लेटफार्मों को भी जो अधिकांश वायुमंडलीय जल वाष्प के ऊपर उड़ते हैं।

Key figures

• William Herschel
• Frank Low
• Gerry Neugebauer

Seminal works

• glass1999
• rieke2003

Frequently asked questions

JWST जैसी अंतरिक्ष दूरबीनों को अत्यधिक ठंडा क्यों रखा जाता है?

एक गर्म दूरबीन इन्फ्रारेड में चमकीला चमकता है और मंद ब्रह्मांडीय संकेतों को अभिभूत कर देगा। दूरबीन को सूर्य से बचाकर और इसे कुछ दसियों केल्विन या उससे कम तक ठंडा करके, इसका अपना थर्मल उत्सर्जन उन संकेतों से बहुत कम हो जाता है जिन्हें यह पता लगाने की कोशिश कर रहा है।

क्या इन्फ्रारेड खगोल विज्ञान जमीन से बिल्कुल भी किया जा सकता है?

हाँ, लेकिन केवल संकीर्ण वायुमंडलीय खिड़कियों में और ऊँचे, शुष्क स्थलों से जहाँ जल वाष्प कम हो। तब भी गर्म आकाश चमकीला होता है, इसलिए पर्यवेक्षक पृष्ठभूमि को घटाने के लिए चॉपिंग और नोडिंग पर निर्भर करते हैं, और सबसे अधिक मांग वाला इन्फ्रारेड कार्य हवाई या अंतरिक्ष प्लेटफार्मों से किया जाता है।