Wie funktioniert ein Infrarot-Teleskop?

Infrarotteleskope verwenden grundsätzlich die gleichen Komponenten und folgen den gleichen Prinzipien wie Teleskope mit sichtbarem Licht; nämlich eine Kombination von Linsen und Spiegeln sammelt und fokussiert Strahlung auf einen Detektor oder Detektoren, deren Daten vom Computer in nützliche Informationen übersetzt werden. Die Detektoren sind in der Regel eine Sammlung spezialisierter digitaler Festkörpergeräte: Das am häufigsten verwendete Material dafür ist die Supraleiterlegierung HgCdTe (Quecksilber-Cadmium-Tellurid). Um eine Kontamination durch umgebende Wärmequellen zu vermeiden, müssen die Detektoren mit einem Kryogen wie flüssigem Stickstoff oder Helium auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden; das Spitzer-Weltraumteleskop, das bei seinem Start im Jahr 2003 das größte weltraumgestützte Infrarotteleskop aller Zeiten war, wird auf -273 C und folgt einer innovativen heliozentrischen Umlaufbahn, bei der die reflektierte und inhärente Wärme der Erde.

Wasserdampf in der Erdatmosphäre absorbiert die meiste Infrarotstrahlung aus dem Weltraum, daher müssen bodengestützte Infrarotteleskope in großer Höhe und in einer trockenen Umgebung aufgestellt werden, um wirksam zu sein. die Observatorien von Mauna Kea, Hawaii, liegen auf einer Höhe von 4205 m. Atmosphärische Effekte werden durch die Montage von Teleskopen an hochfliegenden Flugzeugen reduziert, eine Technik, die erfolgreich am Kuiper Airborne Observatory (KAO) angewendet wurde, das von 1974 bis 1995 in Betrieb war. Die Auswirkungen von atmosphärischem Wasserdampf werden bei weltraumgestützten Teleskopen natürlich vollständig eliminiert; Wie bei optischen Teleskopen ist der Weltraum der ideale Ort, um astronomische Infrarotbeobachtungen zu machen. Das 1983 gestartete erste Orbital-Infrarotteleskop, der Infrared Astronomy Satellite (IRAS), vergrößerte den bekannten astronomischen Katalog um etwa 70 Prozent.

Infrarotteleskope können Objekte erkennen, die zu kühl und daher zu schwach sind, um im sichtbaren Licht beobachtet zu werden, wie Planeten, einige Nebel und Braune Zwergsterne. Außerdem hat Infrarotstrahlung längere Wellenlängen als sichtbares Licht, was bedeutet, dass sie astronomisches Gas und astronomischen Staub passieren kann, ohne gestreut zu werden. So können im sichtbaren Spektrum verdeckte Objekte und Bereiche, einschließlich des Zentrums der Milchstraße, im Infraroten beobachtet werden.

Die anhaltende Expansion des Universums führt zum Rotverschiebungsphänomen, das dazu führt, dass die Strahlung eines stellaren Objekts immer längere Wellenlängen hat, je weiter das Objekt von der Erde entfernt ist. Bis es die Erde erreicht, hat sich also ein Großteil des sichtbaren Lichts von entfernten Objekten ins Infrarot verlagert und kann von Infrarotteleskopen erfasst werden. Von sehr weit entfernten Quellen hat diese Strahlung so lange gebraucht, um die Erde zu erreichen, dass sie es war it erstmals im frühen Universum emittiert und bietet so einen Einblick in diese lebenswichtige Zeit der Astronomie Geschichte.