Jak działa teleskop na podczerwień?

Teleskopy na podczerwień wykorzystują zasadniczo te same komponenty i działają według tych samych zasad, co teleskopy światła widzialnego; mianowicie pewna kombinacja soczewek i luster gromadzi i skupia promieniowanie na detektorze lub detektorach, z których dane są przetwarzane przez komputer na użyteczne informacje. Detektory są zwykle zbiorem wyspecjalizowanych, półprzewodnikowych urządzeń cyfrowych: najczęściej stosowanym materiałem jest nadprzewodnikowy stop HgCdTe (tellurek rtęciowo-kadmowy). Aby uniknąć zanieczyszczenia z otaczających źródeł ciepła, czujniki muszą być chłodzone kriogenem, takim jak ciekły azot lub hel, do temperatur zbliżonych do zera bezwzględnego; Kosmiczny Teleskop Spitzera, który w momencie startu w 2003 roku był największym w historii kosmicznym teleskopem na podczerwień, jest chłodzony do -273 C i podąża za innowacyjną orbitą heliocentryczną podążającą za Ziemią, dzięki czemu unika odbitego i rodzimego ciepła Ziemia.

Para wodna w atmosferze ziemskiej pochłania większość promieniowania podczerwonego z kosmosu, dlatego naziemne teleskopy na podczerwień muszą być umieszczone na dużej wysokości i w suchym środowisku, aby były skuteczne; Obserwatoria w Mauna Kea na Hawajach znajdują się na wysokości 4205 m. Efekty atmosferyczne są redukowane przez zamontowanie teleskopów na wysoko latających samolotach, technika stosowana z powodzeniem w Obserwatorium Powietrznym Kuipera (KAO), które działało od 1974 do 1995 roku. Skutki atmosferycznej pary wodnej są oczywiście całkowicie eliminowane w teleskopach kosmicznych; podobnie jak w przypadku teleskopów optycznych, przestrzeń kosmiczna jest idealnym miejscem do prowadzenia obserwacji astronomicznych w podczerwieni. Pierwszy orbitalny teleskop na podczerwień, Infrared Astronomy Satellite (IRAS), wystrzelony w 1983 roku, zwiększył znany katalog astronomiczny o około 70 procent.

Teleskopy na podczerwień mogą wykrywać obiekty zbyt chłodne i przez to zbyt słabe, aby można je było zaobserwować w świetle widzialnym, takie jak planety, niektóre mgławice i gwiazdy brązowych karłów. Ponadto promieniowanie podczerwone ma dłuższe fale niż światło widzialne, co oznacza, że ​​może przechodzić przez astronomiczny gaz i pył bez rozpraszania. W ten sposób obiekty i obszary niewidoczne w widmie widzialnym, w tym centrum Drogi Mlecznej, mogą być obserwowane w podczerwieni.

Postępująca ekspansja wszechświata powoduje zjawisko przesunięcia ku czerwieni, które powoduje, że promieniowanie z obiektu gwiezdnego ma coraz dłuższe fale, im dalej od Ziemi znajduje się obiekt. Tak więc, zanim dotrze do Ziemi, znaczna część światła widzialnego z odległych obiektów przesunęła się w podczerwień i może być wykryta przez teleskopy na podczerwień. Pochodzące z bardzo odległych źródeł promieniowanie dotarło do Ziemi tak długo, że było po raz pierwszy wyemitowany we wczesnym wszechświecie, dzięki czemu zapewnia wgląd w ten ważny okres astronomii. historia.