กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดทำงานอย่างไร

กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดใช้ส่วนประกอบเดียวกันโดยพื้นฐานและปฏิบัติตามหลักการเดียวกันกับกล้องโทรทรรศน์แสงที่มองเห็นได้ กล่าวคือ การรวมกันของเลนส์และกระจกบางตัวจะรวบรวมและเน้นการแผ่รังสีไปยังเครื่องตรวจจับหรือเครื่องตรวจจับ ซึ่งข้อมูลที่คอมพิวเตอร์จะแปลเป็นข้อมูลที่เป็นประโยชน์ เครื่องตรวจจับมักจะเป็นชุดของอุปกรณ์ดิจิตอลโซลิดสเตตเฉพาะ: วัสดุที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับสิ่งเหล่านี้คือโลหะผสมของตัวนำยิ่งยวด HgCdTe (ปรอทแคดเมียมเทลลูไรด์) เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนจากแหล่งความร้อนโดยรอบ เครื่องตรวจจับจะต้องทำให้เย็นโดยไครโอเจน เช่น ไนโตรเจนเหลวหรือฮีเลียมจนถึงอุณหภูมิที่เข้าใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ ซึ่งเปิดตัวในปี 2546 เป็นกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดบนอวกาศที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา -273 C และเป็นไปตามวงโคจรเฮลิโอเซนทรัลตามรอยโลกที่เป็นนวัตกรรมใหม่ โดยจะหลีกเลี่ยงความร้อนสะท้อนและความร้อนของชนพื้นเมืองของ โลก.

ไอน้ำในชั้นบรรยากาศของโลกดูดซับรังสีอินฟราเรดส่วนใหญ่จากอวกาศ ดังนั้นกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดภาคพื้นดินจะต้องติดตั้งที่ระดับความสูงสูงและในสภาพแวดล้อมที่แห้งจึงจะมีประสิทธิภาพ หอดูดาวที่เมานาเคอา ฮาวาย อยู่ที่ระดับความสูง 4205 ม. ผลกระทบของบรรยากาศจะลดลงโดยการติดตั้งกล้องโทรทรรศน์บนเครื่องบินที่บินสูง ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้สำเร็จบนหอสังเกตการณ์ทางอากาศไคเปอร์ (KAO) ซึ่งดำเนินการตั้งแต่ปี 2517 ถึง 2538 แน่นอนว่าผลกระทบของไอน้ำในบรรยากาศนั้นถูกกำจัดไปโดยสิ้นเชิงในกล้องโทรทรรศน์บนอวกาศ เช่นเดียวกับกล้องโทรทรรศน์ออปติคอล พื้นที่เป็นตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ด้วยอินฟราเรด กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดแบบโคจรเครื่องแรก หรือ Infrared Astronomy Satellite (IRAS) ซึ่งเปิดตัวในปี 1983 ได้เพิ่มแคตตาล็อกทางดาราศาสตร์ที่รู้จักประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์

กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดสามารถตรวจจับวัตถุที่เย็นเกินไปและจางเกินไปจนมองไม่เห็นในแสงที่มองเห็นได้ เช่น ดาวเคราะห์ เนบิวลาบางดวง และดาวแคระน้ำตาล นอกจากนี้ รังสีอินฟราเรดมีความยาวคลื่นยาวกว่าแสงที่มองเห็นได้ ซึ่งหมายความว่าสามารถทะลุผ่านก๊าซและฝุ่นทางดาราศาสตร์ได้โดยไม่กระจัดกระจาย ดังนั้น วัตถุและพื้นที่ที่บดบังจากการมองเห็นในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ รวมทั้งจุดศูนย์กลางของทางช้างเผือก สามารถสังเกตได้ในอินฟราเรด

การขยายตัวอย่างต่อเนื่องของเอกภพส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์เรดชิฟต์ ซึ่งทำให้การแผ่รังสีจากวัตถุที่เป็นตัวเอกมีความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นเรื่อยๆ ยิ่งวัตถุอยู่ห่างจากโลกมากขึ้น ดังนั้นเมื่อถึงพื้นโลก แสงที่มองเห็นได้ส่วนใหญ่จากวัตถุที่อยู่ห่างไกลได้เปลี่ยนไปเป็นอินฟราเรดและสามารถตรวจจับได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด เมื่อมาจากแหล่งที่ห่างไกลมาก การแผ่รังสีนี้ใช้เวลานานมากกว่าจะถึงพื้นโลกจนเป็น ที่ปล่อยออกมาครั้งแรกในเอกภพยุคแรกและให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับช่วงเวลาที่สำคัญของดาราศาสตร์ ประวัติศาสตร์