Телескоп увидит пыль и тепло

В начале XIX века известный астроном Вильям Гершель (в частности, он открыл в Солнечной системе планету Уран) обнаружил, что если пропустить солнечные лучи через призму и измерять температуру в различных частях полученного спектра, то она будет повышаться и за «красным» концом спектра, где уже нет видимого излучения. В 1856 году шотландец Чарльз Пиацци Смит с вершины одной из гор Тенерифе с помощью термопары обнаружил тепловое излучение Луны. Так начиналась инфракрасная астрономия – раздел астрономии, посвященный исследованиям космических тел в очень интересном диапазоне их излучения, между видимым диапазоном (0,8 мкм, красная граница видимой области) и радиодиапазоном (до 1 мм).

Инфракрасное излучение также называют «тепловым», поскольку оно, будучи невидимым для человеческого глаза, воспринимается кожей человека от нагретых предметов, как ощущение тепла.

На этом эффекте, в частности, основан принцип работы ряда приборов ночного видения.

В инфракрасную область спектра попадает максимум интенсивности теплового излучения относительно холодных космических объектов, температура которых составляет 2–3 тысячи кельвинов. То есть это звезды поздних спектральных классов, окружающие звезды пылевые оболочки, в том числе и сформированные на начальной стадии образования звезд, протопланетные облака, межзвездные пыль и газ, планеты и прочие тела солнечной системы. На более длинноволновый участок спектра инфракрасной области (субмиллиметровый диапазон) приходится основная часть энергии реликтового излучения – так называемого «эха Большого взрыва». Таким образом, инфракрасный диапазон является весьма перспективным для исследований. Но в полной мере наблюдения в нем стали возможны только в последнее время.

Причина этого проста: атмосфера Земли является практически непрозрачной для инфракрасного излучения, пропуская его только на некоторых конкретных длинах волн.

Поэтому следующий после Гершеля и Смита этап развития инфракрасной астрономии наступил только через сто с лишним лет, в конце 60-х годов XX века, когда американские астрономы Джерри Нейгебауер и Роберт Лейтон сделали обзор неба на волне 2,2 мкм и составили первый каталог объектов, излучающих в инфракрасном диапазоне.

Очевидно, что для более качественных наблюдений в инфракрасном диапазоне необходимо было выносить приемники излучения в космос. Это и было сделано: в 1983–1986 годах массу наблюдательных данных ученым предоставил Инфракрасный астрономический спутник (Infrared Astronomical Satellite, IRAS) – совместный проект Нидерландов, Великобритании и США. В ноябре 1995 года Европейское космическое агентство вывело на орбиту космическую инфракрасную обсерваторию ISO (Infrared Space Observatory), которая два с половиной года вела наблюдения в диапазоне длин волн от 2,5 мкм до 200 мкм. В 2003 году NASA запустило обсерваторию SPITZER, оснащенную телескопом с 85-сантиметровым бериллиевым зеркалом, обеспечивающим разрешение до одной угловой секунды. Этот инструмент добился впечатляющих результатов, о некоторых из которых писала «Газете.Ru». В частности, с помощью телескопа Spitzer были обнаружены экзопланеты, некоторые сверхмассивные черные дыры, исследованы гигантские пылевые облака вокруг звезд.

В скором времени можно ожидать новых достижений инфракрасной астрономии. Они будут сделаны с помощью нового телескопа NASA, который носит название WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer – широкоугольный инфракрасный обзорный исследователь). Накануне этот инструмент был запущен с авиабазы Ванденберг. «WISE прогремел над головой, осветив предрассветные небеса, все системы работают нормально, и мы находимся на пути к тому, чтобы увидеть небо в инфракрасном диапазоне лучше, чем когда-либо», – заявил после запуска телескопа один из руководителей проекта Уильям Айрэйс.

На данный момент телескоп выведен на круговую полярную орбиту высотой 326 км над поверхностью Земли.

Уже начался процесс охлаждения приемников, которые должны иметь температуру порядка минус 266 градусов Цельсия (7 кельвинов).

В течение месяца будет проходить калибровка инструмента, после чего в течение девяти месяцев WISE должен будет сделать обзор всего неба в инфракрасном диапазоне.

Диаметр зеркала WISE составляет всего 40 сантиметров, что почти на 20 сантиметров меньше, чем размер зеркала, которое использовалось в IRAS более двадцати лет назад. Но большого зеркала для выполнения задачи, поставленной перед WISE, и не требуется: для того, чтобы выполнить качественный обзор всего неба, который по качеству на порядки превзойдет результаты IRAS, новому телескопу NASA будет достаточно новых чувствительных приемников инфракрасного излучения.

Телескоп WISE обошелся NASA более чем в 300 млн долларов. Результаты, которые получит этот инструмент, будут использованы при работе преемника «Хаббла» – телескопа «Джеймс Уэбб» с диаметром зеркала более шести метров, который ориентировочно должен быть запущен в середине 2013 года. Он, как и WISE, будет работать в инфракрасном диапазоне, но он будет строить не обзорные карты, а проводить детальные исследования объектов. Используя, конечно же, данные с WISE.