光学望遠鏡と赤外線望遠鏡

光学望遠鏡と赤外線望遠鏡は、可視光線と近・中赤外線を収集・集束させ、天文学者が観測できる光量、角分解能、視野を決定します。

Definition

光学望遠鏡または赤外線望遠鏡は、約0.3から30ミクロンの帯域の電磁放射を集め、結像、分散、または測光測定ができる焦点に導くためにレンズまたは鏡を使用する装置です。

Scope

この分野では、反射望遠鏡と屈折望遠鏡の光学構成、大型主鏡の製造と支持、熱的背景や検出器の冷却を含む赤外線観測の特殊な要求、そして地球の自転に対して望遠鏡を指向・追尾する機械的な架台と駆動装置について扱います。

Sub-topics

• Infrared Telescopes and Observatories
• Large Telescope Mirror Technology
• Telescope Mounts and Tracking
• Telescope Optical Design

Core questions

• 望遠鏡の集光力と角分解能は何によって決まりますか？
• 重力や熱変化に対して、大型で高精度な鏡はどのように製造され、その形状を維持していますか？
• 赤外線観測は可視光観測と何が異なりますか？
• 望遠鏡はどのようにして空を正確に指向し、追尾するのですか？

Key theories

開口、分解能、回折限界

集光面積は開口直径の2乗に比例し、回折限界角分解能は直径に反比例するため、大型望遠鏡はより微弱な光を捉え、より詳細な像を見ることができます。

反射望遠鏡の光学構成

カセグレン、リッチー・クレチアン、グレゴリアンなどの設計は、主鏡と副鏡を配置することで、使用可能な視野全体にわたるコマ収差や非点収差などの収差を制御します。

大型鏡のアクティブサポート

現代の大型主鏡は薄型または分割されており、望遠鏡の動きに伴う重力や熱による変形を補償するコンピューター制御のアクチュエーターによって形状が維持されます。

Clinical relevance

光学望遠鏡と赤外線望遠鏡は、遠方銀河の調査から系外惑星の特性評価まで、観測天文学のほぼすべての分野を支えています。鏡技術と赤外線観測装置の進歩は、研究でアクセス可能な微弱な光と波長範囲を直接拡大します。

History

ガリレオの屈折望遠鏡は1609年に望遠鏡天文学を切り開き、ニュートンの反射望遠鏡は色収差を解決しました。20世紀には、ますます大型のガラス鏡が登場し、5メートルのヘール望遠鏡で頂点に達しました。その後、分割鏡と薄型メニスカス鏡技術、およびアクティブサポートにより、現在の8～10メートル級望遠鏡と、現在建設中の超大型望遠鏡が可能になりました。

Key figures

• Isaac Newton
• George Willis Ritchey
• Henri Chretien
• Roger Angel

Seminal works

• kitchin2013
• schroeder2000
• bely2003

Frequently asked questions

なぜ現代の大型望遠鏡のほとんどが屈折望遠鏡ではなく反射望遠鏡なのですか？

大型レンズは自重でたわみ、色収差に悩まされ、端でしか支持できません。一方、鏡は裏面全体で支持でき、すべての波長を均等に反射します。これらの実用的な限界により、屈折望遠鏡は約1メートルで頭打ちとなるため、すべての大型望遠鏡は鏡を使用しています。

なぜ多くの赤外線望遠鏡は高くて乾燥した山の上にあるか、大気圏外を飛行するのですか？

水蒸気と暖かい大気は赤外線を強く吸収・放出するため、微弱な信号をかき消してしまいます。高くて乾燥した場所、航空機搭載プラットフォーム、宇宙望遠鏡は、この背景放射を低減し、赤外線観測装置も冷却されるため、望遠鏡自身の熱が観測を圧倒することはありません。