ستاره شناسی فروسرخ

در این پست به موضوع ستاره شناسی فروسرخ می‌پردازیم؛ ستاره‌شناسی فروسرخ شاخه‌ای از اخترفیزیک است که به بررسی اجرام آسمانی قابل مشاهده با امواج فروسرخ می‌پردازد.

اگر چشمان ما به تابش فروسرخ یا حرارتی حساس بود، آسمان شب کاملا متفاوت به نظر می رسید. چنین آسمانی پر از ابرهای کیهانی تابنده و کهکشان های دوردستِ پراکنده و نورانی از ستاره های تازه متولد شده بود.

در ان صورت، می‌توانستیم ستاره های جوان و مرکز کهکشان خودمان را که در حالت عادی پشت انبوهی از دانه های غبار پراکنده در فضا پنهان است، تشخیص دهیم؛ زیرا نور فروسرخ، مستقیم از میانِ غبار میان ستاره‌ای عبور می‌کند. هرچیزی در عالم که خنک‌تر از ستاره‌های عادی است(دمای حدود 3 هزار درجه سانتیگراد)، تابش فروسرخ می‌فرستد. ستاره شناسان می‌توانند با استفاده از تلسکوپ های فروسرخ، اطلاعاتِ نامرئی برای تلسکوپ های نور مرئی را آشکار کنند.

طول موج‌های فروسرخ: تابش فروسرخ، همانطور که از نامش پیداست، درست پس از انتهای سرخ طیف مرئی قرار دارد. این تابش، در مقایسه با نور مرئی، بخش وسیع‌تری از طیف الکترومغناطیس را می‌پوشاند: از 700 نانومتر(یک میلیاردم یک متر) تا یک میلی متر، یعنی جایی که امواج رادیویی آغاز می‌شوند.

ستاره‌شناسان تابش فروسرخ را به چهار ناحیه تقسیم می‌کنند: فروسرخ نزدیک،میانی و دور، و امواج زیر میلی‌متری(امواج ماکرویو یا ریز موج). رصد تابش فروسرخ در درون جو زمین، همیشه سخت و دشوار است؛ زیرا دی‌اکسید‌کربن و بخار آب، نور فروسرخ را جذب می‌کنند. اما در برخی طول موج های بلندتر و کوتاه‌تر فروسرخ به قله‌های کوهستانی می‌رسند.

تفاوت های حرارتی: آشکار سازها، از بخش های گوناگون یک جسم حرارت های متفاوتی ثبت می‌کنند: در تصویر فروسرخِ فیل، تفاوت دما حدود یک درجه سانتیگراد است.

ستاره‌شناسان به کمک نور فروسرخ می‌توانند گستره دمایی وسیع تری را رصد کنند که ستاره‌هایی با دمای چند هزار درجه سانتیگراد تا ابر‌های غباری بسیار سرد با دمای 250- درجه سانتیگراد را در بر می‌گیرد. در عالمی که دمای ابر‌های گازی ممکن است به میلیون‌ها درجه برسد، این قبیل اجسام را می‌توان خنک دانست.

تلسکوپ های فروسرخ زمینی: تلسکوپ های فروسرخ شبیه تلسکوپ‌های نور مرئی اند: در حقیقت، جدیدترین تلسکوپ‌های بازتابی بزرگ را برای رصد هم زمان نور مرئی و فروسرخ طراحی کرده‌اند. البته رصدخانه باید در ارتفاعات قرار گرفته باشد. دوربین فروسرخ باید دستگاه سردکننده‌ای داشته باشد تا تابش فروسرخ حاصل از حرارت خودش با امواج ضعیف فروسرخ فضایی تداخل پیدا نکند. رصدگاه قاره سردسیر، خشک و مرتفع جنوبگان یکی از بهترین مناطق شناخته شده روی زمین برای مشاهده فروسرخ کیهانی است.

رصدخانه هوابرد سوفیا: رصدخانه پوش کره‌ای برای ستاره شناسی فروسرخ(سوفیاــــSOFIA)، یک بویینگ SP747 تغییر یافته است که تلسکوپ فروسرخی را بر فراز جو جذب کننده‌ نور فروسرخ حمل می‌کند. استفاده از این هواپیما کم هزینه‌تر و انعطاف پذیرتر از ماهواره است و می‌توان تلسکوپ بزرگ‌تری را با آن حمل کرد. آینه 2/5 متری این رصدخانه بسیار بزرگ‌تر از آینه رصدخانه ISO است.

تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا(SST): در 25 آگوست 2003/3 شهریور 1382، چهارمین رصدخانه فضایی بزرگ ناسا(تلسکوپ اسپیتزر) با هدف کاوش دنیای فروسرخ به فضا رفت. یافته‌های بسیار آن تاکنون در دانش ما در زمینه‌های گوناگون، از سیارات فراخورشیدی و کوتوله‌های قهوه‌ای گرفته تا ابر‌های غبار کیهانی، تولد نخستین ستاره‌ها و خوشه‌های کهکشانی دوردست، تحولاتی پدید آورده‌ است. قطر آینه اصلی این تلسکوپ که تا دمای 5/5 کلوین سرد شده، 85 سانتی متر است. این تلسکوپ همچنین دارای ابزارهای دیگر از جمله دوربین و طیف‌نگار قدرتمند فروسرخ است.

تلسکوپ‌های مهم فروسرخ

تلسکوپ‌های فضایی فروسرخ

ابرهای میان ستاره‌ای در جبار: تلسکوپ های فروسرخ به مواد سرد و ولرم، از جمله ابرهای وسیع گاز و غبار که صدها سال نوری در سر تا سر صورت فلکی جبار گسترده شده‌اند، حساس‌اند. آن‌ها عموماً دمایی حدود 200- درجه سانتیگراد دارند(قرمز در تصویر ماهواره‌ای ایراس).

در نواحی چگال‌تر، حرارت ستاره‌های تازه متولد شده، گاز و غبار اطراف را تا هزار درجه سانتیگراد گرم می‌کند(نواخی سفید). از دید تلسکوپ های نور مرئی، این ابر‌ها فقط مانند اشباحی تیره دیده می‌شوند. در عوض، بیشتر ستاره هایی که در نور مرئی دیده می‌شوند، داغ‌تر از آن‌اند که در نور فروسرخ خود را نشان دهند.

سال‌شمار ستاره شناسی فروسرخ