Инфракрасное небо.А.В.Засов

«Сто часов астрономии – 2013»
д.ф.-м.н. А.В.ЗАСОВ
Наш глаз приспособлен к излучению
Солнца.
Вернее, к той его части, которую
пропускает атмосфера Земли.
Уильям
Гершель
Открытия Гершеля
• Открыл планету Уран (1781г) и ее спутники
• Показал, что Солнце движется относительно звезд в
направлении созвездия Близнецов
• Доказал физическую связь между звездами, которые
образуют на небе пары
• Открыл планетарные туманности
• Первым сформулировал идею о том, что звезды
продолжают рождаться в наше время
• Обосновал предположение о том, что Млечный Путь
–это звездный остров, каких много в природе.
• Открыл не видимое глазом инфракрасного
излучения Солнца
Диапазоны ИК спектра
БЛИЖНИЙ
0.7 – 5 МКМ
Наиболее
холодные
(красные) звезды,
некот.молекулы
СРЕДНИЙ
5 – 20 МКМ
Планеты, кометы,
протозвезды,
околозвездные
пылевые оболочки
вокруг звезд,
некот.молекулы
ДАЛЕКИЙ
20-1000 МКМ
Протопланетные
диски, межзвездная
пыль в нашей и др.
галактиках, акт.ядра
и квазары
Близкий ИК диапазон уже освоен
любителями художественных
фотографий
Фотосопротивления
ПЗС-матрицы для ИК излучения
ПЗС- МАТРИЦЫ
Решетка из37 ИК болометров
(телескоп JCMT, Гавайи)
Основная проблема:
• Любой приемник излучения светится
сам, и поэтому слепит сам себя
В.И.Мороз
МЕЖЗВЕЗДНОЕ ПРОСТРАНСТВО
НЕ ОЧЕНЬ-ТО ПРОЗРАЧНО
Ближний ИК диапазон
В ближнем ИК диапазоне
межзвездная среда становится
почти прозрачной!
UKI DSS
Центр Галактики
Самый большой в мире
наземный телескоп для ближнего
ИК диапазона (3.8 м) UKIRT
СРЕДНИЙ ИК ДИАПАЗОН
• «Теплые» протопланетные диски
• Пылевые оболочки формирующихся
звезд
• Спектральные линии органических
молекул
• НАБЛЮДЕНИЯ С ЗЕМЛИ – только с
высокогорных обсерваторий. НУЖЕН
ВЫХОД В КОСМОС
Поиск планет
Полиароматичные
УГЛЕВОДОРОДЫ
James Clerk Maxwell Telescope (JCMT)
(средний и далекий ИК диапазон)
Самая малоизученная область
спектра
-ДАЛЕКИЙ ИК диапазон
Диапазон:
20 микрон – 1 мм
• Приемники излучения: сильно
охлаждаемые полупроводниковые
болометры
Технически сложные проблемы
Для наблюдения в далеком ИК диапазоне
Необходимы:
сильное охлаждение всего
телескопа
(-270 - -272 С);
Громоздкие защитные экраны
Телескоп работает, пока не испаряется
весь охлаждающий реагент (жидкий
гелий).
Первый большой
космический
ИК телескоп D57см
IRAS (NASA)
1983 г.,
Работал 10 месяцев
12, 25, 60, 100 мкм
СOBE (FIR)
Всё ИК небо. 60-120 мкм
Самые многочисленные источники
далекого инфракрасного излучения на
небе – это:
• Облака холодной пыли в разреженном
межзвездном пространстве нашей Галактики
• Пыль в межзвездной среде других галактик
• Активные ядра галактик
Видимый свет
60-100 мкм
800 мкм
Космическая обсерватория COBE (НАСА)
1989-1993 гг.
1.25-240 мкм
ИК телескоп
SPITZER
(NASA)
3.5-180 мкм
D=85 см
Зеркало
охлаждено
до 5К
2003-2011
Космическая обсерватория
WISE (NASA), 2009 г.
(Wide-field Infrared Survey Explorer)
WISE
• Запуск – декабрь 2009. В наст. время (до
2016г) - работа по ограниченной программе
(поиск опасных астероидов).
• D = 40 см
• Спектральная область: 3.5-23 мкм
• Фото – каждые 11с (получено почти 2
миллиона изображений)
Открыто:
• 33 тысячи астероидов
• 19 комет
• Целый ряд рекордно холодных звезд с температурой
до 600К.
WISE Z_Opi
ГЕРШЕЛЬ
- САМЫЙ КРУПНЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ
ТЕЛЕСКОП В ИСТОРИИ
Диаметр зеркала- 3.5 м, масса 3.3 т.
От 55 до 672 микрона
Разработка, запуск, обслуживание:
Европейское космическое агенcтво (ESA)
Запущен в мае 2009
Завершил работу в 2013
Обсерватория ГЕРШЕЛЬ (ESA).
Гершель. Молекулярные облака в Taurus
Обсерватория Планк
Диаметр объектива 1.5 м.
30-900 ГГц (300 мкм – 1 см).
В настоящее время завершает работу.
Planck
Hershel
ГАЛАКТИКИ – ЭТО ЗВЕЗДНЫЕ
СИСТЕМЫ.
В ДАЛЕКОМ ИК ДИАПАЗОНЕ
ЗВЕЗДЫ НЕ ИЗЛУЧАЮТ, А
ГАЛАКТИКИ ТЕМ НЕ МЕНЕЕ
СВЕТЯТСЯ!
NGC 4594
Галактики ультравысокой инфракрасной светимости
ПРОЕКТ ALMA (пустыня Атакама, Чили)
Российская Обсерватория
Миллиметрон
Планируется запуск в 2017
D=10м
Сверхсильноке охлаждение приемника.
Беспрецедентно высокая
чувствительность.
James Webb Space Telescope
James Webb Space Telescope
Какие возможности открывают
ИК наблюдения?
• Зарегистрировать собственное излучение
планет и их атмосфер
• Наблюдать инфракрасные (холодные) звезды
• Увидеть процесс зарождения звезд
• Получить спектры многих молекул в
межзвезжной среде
• Исследовать собственное излучение холодной
пыли в нашей и других галактиках
• Производить поиск и изучение планет у других
звезд
• Исследовать далекие галактики с большим
красным смещением на стадии их молодости