Teleskop dan Observatorium Inframerah

Teleskop dan observatorium inframerah dibangun untuk mengamati radiasi panas dari objek yang dingin, berdebu, dan jauh, sekaligus menekan cahaya inframerah yang sangat terang dari atmosfer dan instrumen itu sendiri.

Definition

Teleskop dan observatorium inframerah adalah fasilitas yang dioptimalkan untuk rentang sekitar 1 hingga 300 mikron melalui optik dingin, desain emisivitas rendah, pemilihan lokasi yang cermat atau penempatan di luar angkasa, dan teknik pengurangan latar belakang yang mengisolasi sinyal astronomi samar dari derau termal.

Scope

Topik ini mencakup jendela atmosfer dan latar belakang yang membatasi pengamatan inframerah berbasis darat, lokasi gunung yang tinggi dan kering, platform udara dan balon, observatorium inframerah antariksa, pendinginan kriogenik optik dan detektor, serta teknik pengamatan seperti chopping dan nodding yang mengurangi latar belakang yang terang.

Core questions

• Mengapa langit inframerah jauh lebih terang daripada langit optik?
• Bagaimana penyerapan dan emisi atmosfer dikurangi oleh lokasi, platform, atau penempatan di luar angkasa?
• Mengapa teleskop dan detektor inframerah harus didinginkan?
• Teknik pengamatan apa yang mengurangi latar belakang termal yang dominan?

Key theories

Latar belakang termal dan emisivitas

Segala sesuatu pada suhu kamar memancarkan radiasi kuat dalam inframerah, sehingga atmosfer, teleskop, dan instrumen memancarkan latar belakang besar yang menutupi sumber astronomi dan memaksa desain emisivitas rendah yang didinginkan.

Jendela atmosfer

Uap air dan molekul lain menyerap sebagian besar panjang gelombang inframerah, hanya menyisakan jendela diskrit yang dapat diakses dari darat, yang mendorong pengamat ke lokasi dataran tinggi yang kering atau di atas atmosfer.

Chopping dan nodding

Dengan cepat mengalihkan berkas antara sumber dan langit yang berdekatan dengan cermin sekunder dan kemudian menggerakkan teleskop, pengamat membedakan bingkai untuk membatalkan latar belakang termal yang bervariasi secara perlahan.

Clinical relevance

Pengamatan inframerah mengungkapkan daerah pembentukan bintang yang tersembunyi oleh debu, tata surya luar yang dingin, katai coklat dan exoplanet, serta galaksi dengan pergeseran merah tinggi yang cahayanya telah direntangkan ke inframerah, menjadikan fasilitas ini penting di seluruh astrofisika modern.

History

Herschel menemukan radiasi inframerah pada tahun 1800, tetapi astronomi inframerah yang sensitif menunggu bolometer dan detektor dingin yang dikembangkan mulai tahun 1960-an. Survei berbasis darat kemudian beralih ke observatorium antariksa seperti IRAS, ISO, Spitzer, dan James Webb Space Telescope, di samping platform udara yang terbang di atas sebagian besar uap air atmosfer.

Key figures

• William Herschel
• Frank Low
• Gerry Neugebauer

Seminal works

• glass1999
• rieke2003

Frequently asked questions

Mengapa teleskop antariksa seperti JWST dijaga sangat dingin?

Teleskop yang hangat bersinar terang dalam inframerah dan akan menutupi sinyal kosmik yang samar. Dengan melindungi teleskop dari Matahari dan mendinginkannya hingga beberapa puluh kelvin atau kurang, emisi termalnya sendiri berkurang jauh di bawah sinyal yang coba dideteksinya.

Bisakah astronomi inframerah dilakukan dari darat sama sekali?

Ya, tetapi hanya di jendela atmosfer yang sempit dan dari lokasi tinggi dan kering di mana uap air rendah. Meskipun demikian, langit yang hangat tetap terang, sehingga pengamat mengandalkan chopping dan nodding untuk mengurangi latar belakang, dan pekerjaan inframerah yang paling menuntut dilakukan dari platform udara atau antariksa.