Infrarotastronomie ist der Zweig der Astronomie und Astrophysik, die astronomische in der infraroten (IR) Radiation sichtbare Gegenstände studiert. Die Wellenlänge des Infrarotlichtes erstreckt sich von 0.75 bis 300 Mikrometer. Infrarotfälle zwischen der sichtbaren Radiation, die sich von 380 bis 750 Nanometern, und Submillimeter-Wellen erstreckt.

Infrarotastronomie hat in den 1830er Jahren ein paar Jahrzehnte nach der Entdeckung des Infrarotlichtes durch William Herschel 1800 begonnen. Früher Fortschritt, wurde und erst als der Anfang des 20. Jahrhunderts beschränkt, dass abschließende Entdeckungen von astronomischen Gegenständen außer der Sonne und dem Mond im Infrarotlicht entdeckt wurden. Nachdem mehrere Entdeckungen in den 1950er Jahren und 1960er Jahren in der Radioastronomie gemacht wurden, haben Astronomen die Information verfügbar außerhalb des sichtbaren Wellenlangenbereichs begriffen, und moderne Infrarotastronomie wurde gegründet.

Infrarote und optische Astronomie wird häufig mit denselben Fernrohren geübt, wie dieselben Spiegel oder Linsen gewöhnlich über einen Wellenlangenbereich wirksam sind, der sowohl sichtbares als auch infrarotes Licht einschließt. Beide Felder verwenden auch Entdecker des festen Zustands, obwohl der spezifische Typ von verwendeten Entdeckern des festen Zustands verschieden ist. Infrarotlicht wird an vielen Wellenlängen durch den Wasserdampf in der Atmosphäre der Erde absorbiert, so sind die meisten Infrarotfernrohre an hohen Erhebungen in trockenen Plätzen über so viel der Atmosphäre wie möglich. Es gibt auch Infrarotsternwarten im Raum, einschließlich des Raumfernrohrs von Spitzer und der Herschel Raumsternwarte.

Geschichte

Die Entdeckung der Infrarotradiation wird William Herschel zugeschrieben, der ein Experiment durchgeführt hat, wohin er ein Thermometer ins Sonnenlicht von verschiedenen Farben gelegt hat, nachdem es ein Prisma durchgeführt hat. Er hat bemerkt, dass die durch das Sonnenlicht veranlasste Temperaturzunahme im höchsten Maße außerhalb des sichtbaren Spektrums gerade außer der roten Farbe war. Dass die Temperaturzunahme an Infrarotwellenlängen am höchsten war, war wegen des geisterhaften Index des Prismas aber nicht der Eigenschaften der Sonne, aber der Tatsache, dass es jede Temperaturzunahme gab, überhaupt hat Herschel aufgefordert abzuleiten, dass es unsichtbare Radiation von der Sonne gab. Er hat diese Radiation "Wärme erzeugende Strahlen" synchronisiert und hat fortgesetzt zu zeigen, dass sie widerspiegelt werden konnte, übersandt hat, und gerade wie das sichtbare Licht absorbiert hat.

Anstrengungen wurden gemacht, in den 1830er Jahren anfangend und im Laufe des 19. Jahrhunderts fortsetzend, Infrarotradiation von anderen astronomischen Quellen zu entdecken. Die Radiation vom Mond wurde zuerst 1873 von William Parsons, dem 3. Grafen von Rosse entdeckt. Ernest Fox Nichols hat modifizierten Crookes radiometer in einem Versuch verwendet, Infrarotradiation von Arcturus und Vega zu entdecken, aber Nichols hat die Ergebnisse für nicht überzeugend gehalten. Trotzdem ist das Verhältnis des Flusses, den er wegen der zwei Sterne gemeldet hat, mit dem modernen Wert im Einklang stehend, so gibt George Rieke Kredit von Nichols für die erste Entdeckung eines Sterns außer unserem eigenen in infrarot.

Das Feld der Infrarotastronomie hat fortgesetzt, sich langsam am Anfang des 20. Jahrhunderts zu entwickeln, weil Seth Barnes Nicholson und Edison Pettit thermopile Entdecker entwickelt haben, die zur genauen Infrarotfotometrie fähig sind und zu einigen hundert von Sternen empfindlich sind. Das Feld wurde größtenteils von traditionellen Astronomen vernachlässigt, obwohl bis zu den 1960er Jahren, mit den meisten Wissenschaftlern, die Infrarotastronomie geübt haben, die wirklich erzogene Physiker gewesen ist. Der Erfolg der Radioastronomie während der 1950er Jahre und der 1960er Jahre, die mit der Verbesserung der Infrarotentdecker-Technologie verbunden sind, hat mehr Astronomen aufgefordert, Notiz zu nehmen, und Infrarotastronomie ist gut gegründet als ein Teilfeld der Astronomie geworden.

Moderne Infrarotastronomie

Die Infrarotradiation mit Wellenlängen, die gerade länger sind als sichtbares Licht, bekannt als nah-infrarot, benimmt sich auf eine sehr ähnliche Weise zum sichtbaren Licht, und kann mit ähnlichen Geräten des festen Zustands entdeckt werden. Deshalb wird das fast infrarote Gebiet des Spektrums als ein Teil des "optischen" Spektrums zusammen mit der ultravioletten Nähe allgemein vereinigt. Viele optische Fernrohre, wie diejenigen an der Keck Sternwarte, funktionieren effektiv in der Nähe infrarot sowie an sichtbaren Wellenlängen. Weit-infrarot streckt sich bis zu Submillimeter-Wellenlängen aus, die durch Fernrohre wie das Fernrohr von James Clerk Maxwell an der Mauna Kea Sternwarte beobachtet werden.

Wie alle anderen Formen der elektromagnetischen Radiation, infrarot wird von Astronomen verwertet, um das Weltall zu studieren. Infrarotfernrohre, der die meisten optischen Hauptfernrohre sowie einige hingebungsvolle Infrarotfernrohre, Bedürfnis einschließt, mit dem flüssigen Stickstoff abgekühlt und vor warmen Gegenständen beschirmt zu werden. Der Grund dafür besteht darin, dass Gegenstände mit Temperaturen von einigem hundert Kelvin den grössten Teil ihrer Thermalenergie an Infrarotwellenlängen ausstrahlen. Wenn Infrarotentdecker abgekühlt nicht behalten würden, würde die Radiation vom Entdecker selbst Geräusch beitragen, das die Radiation von jeder himmlischen Quelle überragen würde. Das ist Mitte Infrarot- und Weit-Infrarotgebiete des Spektrums besonders wichtig.

Um höher winkelige Entschlossenheit zu erreichen, werden einige Infrarotfernrohre verbunden, um astronomischen interferometers zu bilden. Die wirksame Entschlossenheit eines interferometer wird durch die Entfernung zwischen den Fernrohren, aber nicht die Größe der individuellen Fernrohre gesetzt. Wenn verwendet, zusammen mit der anpassungsfähigen Optik kann infraroter interferometers, wie zwei 10-Meter-Fernrohre an der Keck Sternwarte oder die vier 8.2-Meter-Fernrohre, die das Sehr Große Fernrohr Interferometer zusammensetzen, hohe winkelige Entschlossenheit erreichen.

Die Hauptbeschränkung auf die Infrarotempfindlichkeit von Boden-basierten Fernrohren ist die Atmosphäre der Erde. Wasserdampf absorbiert einen bedeutenden Betrag der Infrarotradiation, und die Atmosphäre selbst strahlt an Infrarotwellenlängen aus. Deshalb werden die meisten Infrarotfernrohre in sehr trockenen Plätzen an der hohen Höhe gebaut, so dass sie über dem grössten Teil des Wasserdampfs in der Atmosphäre sind. Passende Positionen auf der Erde schließen Mauna Kea Sternwarte an um 4205 Meter über dem Meeresspiegel, der ALMA Seite an 5000 M in Chile und Gebieten der hohen Höhe-Eiswüste wie Kuppel C im Antarktischen ein. Sogar an hohen Höhen wird die Durchsichtigkeit der Atmosphäre der Erde außer in Infrarotfenstern oder Wellenlängen beschränkt, wo die Atmosphäre der Erde durchsichtig ist. Die Hauptinfrarotfenster werden unten verzeichnet:

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Wie für sichtbare leichte Fernrohre der Fall ist, ist Raum der ideale Platz für Infrarotfernrohre. Im Raum können Images von Infrarotfernrohren höhere Entschlossenheit erreichen, weil sie darunter nicht leiden, verursacht durch die Atmosphäre der Erde zu verschwimmen, und auch von der durch die Atmosphäre der Erde verursachten Absorption frei sind. Aktuelle Infrarotfernrohre im Raum schließen die Herschel Raumsternwarte, das Raumfernrohr von Spitzer und den Breit-Feldinfrarotüberblick-Forscher ein. Seit dem Stellen von Fernrohren in der Bahn ist teuer, es gibt auch Bordsternwarten, wie die Stratosphärische Sternwarte für die Infrarotastronomie und die Kuiper Bordsternwarte. Diese Sternwarten legen Fernrohre über die meisten, aber nicht allen der Atmosphäre, was bedeutet, dass es Absorption des Infrarotlichtes vom Raum durch den Wasserdampf in der Atmosphäre gibt.

Infrarottechnologie

Eine der allgemeinsten an Forschungsfernrohren verwendeten Infrarotentdecker-Reihe ist Reihe von HgCdTe. Diese funktionieren gut zwischen 0.6 und 5-Mikrometer-Wellenlängen. Für längere Wellenlänge-Beobachtungen oder höhere Empfindlichkeit können andere Entdecker, einschließlich anderer schmaler Lücke-Halbleiter-Entdecker, niedrige Temperatur bolometer Reihe oder Foton-Zählen verwendet werden, das Tunnel-Verbindungspunkt-Reihe Superführt.

Spezielle Voraussetzungen für die Infrarotastronomie schließen ein: Sehr niedrig dunkle Ströme, um lange Integrationszeiten, verbundene niedrige Geräuschausgabe-Stromkreise und manchmal sehr hohe Pixel-Zählungen zu erlauben.

Niedrige Temperatur wird häufig durch ein Kühlmittel erreicht, das ausgehen kann. Raummissionen haben entweder geendet oder sich zu "warmen" Beobachtungen bewegt, als die Kühlmittel-Versorgung verbraucht hat. Zum Beispiel, KLUG ist des Kühlmittels im Oktober 2010 ausgegangen, ungefähr zehn Monate gestartet. (Siehe auch NICMOS, Raumfernrohr von Spitzer)

Siehe auch

• Weit infrarote Astronomie
• Infrarotspektroskopie
• Liste von größten Infrarotfernrohren

Links

• Caltech IR Tutorenkurs