Як працює інфрачервоний телескоп?

Інфрачервоні телескопи використовують принципово ті самі компоненти і дотримуються тих самих принципів, що і телескопи видимого світла; а саме, деяка комбінація лінз і дзеркал збирає та фокусує випромінювання на детекторі або детекторах, дані з яких перекладаються комп'ютером у корисну інформацію. Детектори, як правило, являють собою набір спеціалізованих твердотільних цифрових пристроїв: найбільш часто використовуваний матеріал для них - надпровідниковий сплав HgCdTe (телурид кадмію ртуті). Щоб уникнути забруднення оточуючими джерелами тепла, детектори повинні охолоджуватися кріогеном, таким як рідкий азот або гелій, до температур, що наближаються до абсолютного нуля; космічний телескоп Шпітцера, який на момент запуску в 2003 році був найбільшим в історії космічним інфрачервоним телескопом, охолоджується до -273 С і слідує за інноваційною геліоцентричною орбітою, що відстає від Землі, завдяки чому дозволяє уникнути відбитого та корінного тепла Земля.

Водяна пара в земній атмосфері поглинає більшу частину інфрачервоного випромінювання з космосу, тому наземні інфрачервоні телескопи повинні бути розміщені на великій висоті та в сухому середовищі, щоб бути ефективними; обсерваторії в Мауна-Кеа, Гаваї, знаходяться на висоті 4205 м. Атмосферні ефекти зменшуються завдяки встановленню телескопів на літаючих літаках, що успішно застосовується в повітряно-десантній обсерваторії Койпера (КАО), яка діяла з 1974 по 1995 рік. Вплив атмосферної водяної пари, звичайно, повністю усувається в космічних телескопах; як і оптичні телескопи, космос є ідеальним місцем для проведення інфрачервоних астрономічних спостережень. Перший орбітальний інфрачервоний телескоп, Інфрачервоний астрономічний супутник (IRAS), запущений в 1983 році, збільшив відомий астрономічний каталог приблизно на 70 відсотків.

Інфрачервоні телескопи можуть виявляти предмети занадто охолоджено, тому занадто слабкі, щоб їх можна було спостерігати у видимому світлі, таких як планети, деякі туманності та коричневі карликові зірки. Крім того, інфрачервоне випромінювання має довжину хвилі довше, ніж видиме світло, а це означає, що воно може проходити через астрономічний газ і пил, не розсіюючись. Таким чином, об'єкти та зони, закриті від зору у видимому спектрі, включаючи центр Чумацького Шляху, можна спостерігати в інфрачервоному діапазоні.

Постійне розширення Всесвіту призводить до явища червоного зсуву, яке призводить до того, що випромінювання зоряного об'єкта має поступово більші довжини хвиль, чим далі від Землі. Таким чином, до того моменту, коли він досягає Землі, значна частина видимого світла від віддалених об’єктів переходить в інфрачервоне світло і може бути виявлена ​​за допомогою інфрачервоних телескопів. Приходячи з дуже віддалених джерел, це випромінювання зайняло стільки часу, щоб дійти до Землі, що воно і було вперше випромінюється у ранньому Всесвіті і таким чином дає уявлення про цей життєво важливий астрономічний період історії.