Πώς λειτουργεί ένα υπέρυθρο τηλεσκόπιο;

Τα υπέρυθρα τηλεσκόπια χρησιμοποιούν βασικά τα ίδια συστατικά και ακολουθούν τις ίδιες αρχές με τα τηλεσκόπια ορατού φωτός. συγκεκριμένα, κάποιος συνδυασμός φακών και καθρεφτών συγκεντρώνει και εστιάζει την ακτινοβολία σε έναν ανιχνευτή ή ανιχνευτές, τα δεδομένα από τα οποία μεταφράζονται από τον υπολογιστή σε χρήσιμες πληροφορίες. Οι ανιχνευτές είναι συνήθως μια συλλογή εξειδικευμένων ψηφιακών συσκευών στερεάς κατάστασης: το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο υλικό για αυτές είναι το κράμα υπεραγωγών HgCdTe (τελλουριούχος κάδμιο υδραργύρου). Για την αποφυγή μόλυνσης από τις γύρω πηγές θερμότητας, οι ανιχνευτές πρέπει να ψύχονται με κρυογόνο όπως υγρό άζωτο ή ήλιο σε θερμοκρασίες που πλησιάζουν το απόλυτο μηδέν. το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer, το οποίο κατά την εκτόξευσή του το 2003 ήταν το μεγαλύτερο διαστημικό τηλεσκόπιο με βάση το διάστημα, -273 C και ακολουθεί μια πρωτοποριακή ηλιακεντρική τροχιά που ακολουθεί τη Γη, αποφεύγοντας την ανακλώμενη και γηγενή θερμότητα του Γη.

Οι υδρατμοί στην ατμόσφαιρα της Γης απορροφούν τις περισσότερες υπέρυθρες ακτινοβολίες από το διάστημα, έτσι τα επίγεια τηλεσκόπια υπερύθρων πρέπει να τοποθετούνται σε μεγάλο υψόμετρο και σε ξηρό περιβάλλον για να είναι αποτελεσματικά. Τα Παρατηρητήρια στο Mauna Kea της Χαβάης, βρίσκονται σε υψόμετρο 4205 m. Τα ατμοσφαιρικά φαινόμενα μειώνονται με την τοποθέτηση τηλεσκοπίων σε αεροσκάφη με υψηλή πτήση, μια τεχνική που χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία στο Παρατηρητήριο Αερομεταφερόμενων Αερομεταφορών Kuiper (KAO), το οποίο λειτούργησε από το 1974 έως το 1995. Τα αποτελέσματα των ατμοσφαιρικών υδρατμών, φυσικά, εξαλείφονται εντελώς στα διαστημικά τηλεσκόπια. Όπως με τα οπτικά τηλεσκόπια, ο χώρος είναι η ιδανική τοποθεσία για να κάνετε αστρονομικές παρατηρήσεις υπέρυθρων. Το πρώτο τροχιακό τηλεσκόπιο υπέρυθρων, ο δορυφόρος υπέρυθρης αστρονομίας (IRAS), που κυκλοφόρησε το 1983, αύξησε τον γνωστό αστρονομικό κατάλογο κατά περίπου 70 τοις εκατό.

Τα υπέρυθρα τηλεσκόπια μπορούν να ανιχνεύσουν τα αντικείμενα πολύ δροσερά και επομένως πολύ αμυδρά για να παρατηρηθούν σε ορατό φως, όπως πλανήτες, μερικά νεφελώματα και καφέ αστέρια νάνων. Επίσης, η υπέρυθρη ακτινοβολία έχει μεγαλύτερα μήκη κύματος από το ορατό φως, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να περάσει από αστρονομικό αέριο και σκόνη χωρίς να διασκορπιστεί. Έτσι, αντικείμενα και περιοχές που κρύβονται από την οπτική γωνία στο ορατό φάσμα, συμπεριλαμβανομένου του κέντρου του Γαλαξία, μπορούν να παρατηρηθούν στο υπέρυθρο.

Η συνεχιζόμενη επέκταση του σύμπαντος έχει ως αποτέλεσμα το φαινόμενο της ερυθράς μετατόπισης, το οποίο προκαλεί σταδιακά μακρύτερα μήκη κύματος ακτινοβολία από ένα αστρικό αντικείμενο όσο πιο μακριά από τη Γη είναι το αντικείμενο. Έτσι, όταν φτάσει στη Γη, μεγάλο μέρος του ορατού φωτός από μακρινά αντικείμενα έχει μετατοπιστεί στο υπέρυθρο και μπορεί να ανιχνευθεί με υπέρυθρα τηλεσκόπια. Όταν έρχεται από πολύ απομακρυσμένες πηγές, αυτή η ακτινοβολία χρειάστηκε τόσο πολύ για να φτάσει στη Γη που ήταν εκπέμπεται για πρώτη φορά στο πρώιμο σύμπαν και έτσι παρέχει μια εικόνα για αυτήν τη ζωτική περίοδο της αστρονομικής ιστορία.