적외선 망원경 및 관측소

적외선 망원경과 관측소는 차갑고 먼지가 많으며 멀리 떨어진 물체에서 방출되는 열 복사를 관측하는 동시에 대기와 기기 자체의 압도적인 적외선 발광을 억제하도록 제작됩니다.

Definition

적외선 망원경과 관측소는 냉각된 광학계, 낮은 방사율 설계, 신중한 부지 선정 또는 우주 배치, 그리고 희미한 천문학적 신호를 열 잡음으로부터 분리하는 배경 제거 기술을 통해 약 1~300 마이크론 범위에 최적화된 시설입니다.

Scope

이 주제는 지상 기반 적외선 관측을 제한하는 대기 투과창 및 배경, 고지대 건조 산악 지역, 항공기 및 풍선 플랫폼, 우주 적외선 관측소, 광학계 및 검출기의 극저온 냉각, 그리고 밝은 배경을 제거하는 초핑 및 노딩과 같은 관측 기술을 다룹니다.

Core questions

• 적외선 하늘이 가시광선 하늘보다 훨씬 더 밝은 이유는 무엇입니까?
• 대기 흡수 및 방출은 부지, 플랫폼 또는 우주 배치에 의해 어떻게 완화됩니까?
• 적외선 망원경과 검출기는 왜 냉각되어야 합니까?
• 지배적인 열 배경을 제거하는 관측 기술은 무엇입니까?

Key theories

열 배경 및 방사율

상온의 모든 물체는 적외선으로 강하게 방출하므로, 대기, 망원경 및 기기는 천문학적 광원을 압도하는 큰 배경을 방출하며, 이는 낮은 방사율과 냉각된 설계를 강제합니다.

대기 투과창

수증기 및 기타 분자는 대부분의 적외선 파장을 흡수하여 지상에서 접근 가능한 개별적인 투과창만 남기므로, 관측자들은 건조한 고고도 지역이나 대기권 위로 이동하게 됩니다.

초핑 및 노딩

2차 거울로 광선을 광원과 인접한 하늘 사이에서 빠르게 전환한 다음 망원경을 움직임으로써, 관측자들은 느리게 변하는 열 배경을 상쇄하기 위해 프레임 차이를 이용합니다.

Clinical relevance

적외선 관측은 먼지에 가려진 별 형성 지역, 차가운 태양계 외곽, 갈색 왜성 및 외계 행성, 그리고 빛이 적외선으로 늘어진 고적색편이 은하를 드러내어, 이 시설들이 현대 천체 물리학 전반에 걸쳐 필수적입니다.

History

허셜은 1800년에 적외선 복사를 발견했지만, 민감한 적외선 천문학은 1960년대부터 개발된 볼로미터와 냉각 검출기를 기다려야 했습니다. 지상 기반 조사는 IRAS, ISO, Spitzer, James Webb Space Telescope와 같은 우주 관측소와 대부분의 대기 수증기 위를 비행하는 항공 플랫폼으로 이어졌습니다.

Key figures

• William Herschel
• Frank Low
• Gerry Neugebauer

Seminal works

• glass1999
• rieke2003

Frequently asked questions

JWST와 같은 우주 망원경은 왜 극도로 차갑게 유지됩니까?

따뜻한 망원경은 적외선으로 밝게 빛나 희미한 우주 신호를 압도할 수 있습니다. 망원경을 태양으로부터 보호하고 수십 켈빈 이하로 냉각함으로써, 망원경 자체의 열 방출은 감지하려는 신호보다 훨씬 낮게 줄어듭니다.

지상에서 적외선 천문학을 전혀 할 수 없습니까?

예, 하지만 좁은 대기 투과창 내에서만 가능하며, 수증기가 적은 높고 건조한 지역에서만 가능합니다. 심지어 그 경우에도 따뜻한 하늘은 밝으므로, 관측자들은 배경을 제거하기 위해 초핑 및 노딩에 의존하며, 가장 까다로운 적외선 작업은 항공기 또는 우주 플랫폼에서 수행됩니다.