Hogyan működik az infravörös távcső?

Az infravörös távcsövek alapvetően ugyanazokat az alkatrészeket használják és ugyanazokat az elveket követik, mint a látható fényű távcsövek; nevezetesen a lencsék és tükrök valamilyen kombinációja összegyűjti és összpontosítja a sugárzást egy detektorra vagy detektorokra, amelyekből az adatokat számítógéppé fordítják hasznos információkká. A detektorok általában speciális szilárdtest-digitális eszközök gyűjteménye: ezekhez a leggyakrabban használt anyag a HgCdTe (higany kadmium-tellurid) szupravezető ötvözet. A környező hőforrásoktól való szennyeződés elkerülése érdekében a detektorokat kriogénnel, például folyékony nitrogénnel vagy héliummal kell lehűteni az abszolút nullához közeledő hőmérsékletre; a Spitzer Űrtávcső, amely 2003-as indulásakor az eddigi legnagyobb űralapú infravörös teleszkóp volt, -273 C, és követi az innovatív Földet követő heliocentrikus pályát, amelynek révén elkerülhető a Föld.

A Föld légkörében található vízgőz elnyeli a legtöbb infravörös sugárzást az űrből, ezért a földi infravörös teleszkópokat nagy magasságban és száraz környezetben kell elhelyezni, hogy hatékonyak legyenek; a hawaii Mauna Kea csillagvizsgálói 4205 m magasságban vannak. A légköri hatásokat csökkentik a teleszkópok magasrepülő repülőgépekre történő felszerelésével, ezt a technikát sikeresen alkalmazták az 1974 és 1995 között működő Kuiper Airborne Observatory (KAO) területén. A légköri vízgőz hatásait természetesen teljesen megszüntetik az űrteleszkópok; akárcsak az optikai távcsöveknél, a tér is ideális hely az infravörös csillagászati ​​megfigyelésekhez. Az 1983-ban piacra dobott első orbitális infravörös távcső, az Infravörös Csillagászati ​​Műhold (IRAS) mintegy 70 százalékkal növelte az ismert csillagászati ​​katalógust.

Az infravörös távcsövek túl hűvös és ezért túl halvány objektumokat képesek észlelni a látható fényben, például a bolygókat, néhány ködöt és a barna törpe csillagokat. Az infravörös sugárzásnak hosszabb a hullámhossza, mint a látható fénynél, ami azt jelenti, hogy csillagászati ​​gázon és poron haladhat át szétszóródás nélkül. Így a látható spektrumban a látótér elől eltakart objektumok és területek, beleértve a Tejútrendszer közepét, megfigyelhetők az infravörös tartományban.

Az univerzum folyamatos terjeszkedése a vöröseltolódás jelenségét eredményezi, amelynek következtében a csillag tárgy sugárzása fokozatosan hosszabb hullámhosszúsággal rendelkezik, minél távolabb van az objektum a Földtől. Így mire a Földre ér, a távoli tárgyak látható fényének nagy része az infravörösbe tolódik és infravörös távcsövekkel detektálható. Amikor nagyon távoli forrásokból érkezik, ez a sugárzás olyan sokáig tartott, hogy elérje a Földet, hogy volt először a korai világegyetemben bocsátotta ki, és így betekintést nyújt a csillagászati ​​élet e létfontosságú időszakába történelem.