Tại sao các bước sóng ngắn hơn ánh sáng khả kiến ​​bị bỏ qua bởi các kính thiên văn mới?


17

Biểu đồ dưới đây, mà tôi đã đánh cắp từ bài đăng này của @ HDE226868, cho thấy độ phân giải góc như một hàm của bước sóng đột nhiên giảm ba bậc độ lớn từ ánh sáng nhìn thấy được đối với tia UV. Độ phân giải của bước sóng ngắn hơn so với những gì Kính thiên văn giao thoa cực lớn hoặc Kính viễn vọng cực lớn châu Âu phát hiện, trong tia cực tím gần, đột nhiên bị cắt giảm đến một ngàn.

Điều này rõ ràng là do các tính chất của khí quyển Trái đất. Nhưng các kính viễn vọng không gian chính như JWST và WFIRST sẽ lấp đầy khoảng trống hồng ngoại xa. Tại sao không có kính viễn vọng không gian đầy tham vọng nào được lên kế hoạch cho tia cực tím và bước sóng ngắn hơn? (Hoặc là đột ngột bị cắt trong sơ đồ đó gây hiểu lầm?)

Là bởi vì nó khó khăn hơn, ngay cả từ các đài quan sát trong không gian, hay là bởi vì độ phân giải góc của tia cực tím và bước sóng ngắn có giá trị khoa học thấp hơn?

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Câu trả lời:


14

được một số vấn đề kỹ thuật để giải quyết với việc đưa bất kỳ kính thiên văn lớn vào không gian - và một kính viễn vọng không gian được yêu cầu ở các bước sóng tia cực tím. Không thể tối ưu hóa một thiết bị như vậy để hoạt động ở cả bước sóng UV và IR vì các vấn đề như làm mát, tráng gương và như vậy. Giới hạn độ phân giải góc đơn giản của kính thiên văn làλ/Dmặt trên của nó, để có được độ phân giải tương đương với kính viễn vọng quang học, kính viễn vọng UV có thể nhỏ hơn. Tuy nhiên, bạn cũng phải có quang học tốt đến một phần nhỏ của bước sóng, tốt hơn nhiều so với khả năng nhìn thấy / IR. Ở các bước sóng thậm chí ngắn hơn thì "quang học" thông thường không hoạt động vì các photon bị hấp thụ và bạn chuyển sang các công nghệ tần số gặm cỏ của kính viễn vọng tia X, một trò chơi hoàn toàn khác và khó đạt được độ phân giải góc nhất định.

Với tất cả những điều đó, từ những năm 80/90, tôi đoán rằng một quyết định đã được đưa ra về phạm vi bước sóng được bảo vệ bởi người kế nhiệm HST (tức là JWST với chi phí khoảng 10 tỷ USD) Lý do thực sự mà không có người kế vị UV lớn nào đến HST hoặc IUE đã sẵn sàng để đi ngay bây giờ chỉ đơn giản là nó được coi là các ưu tiên khoa học quan trọng nhất có thể đạt được ở các bước sóng gần và giữa IR. Đó là: quan sát vũ trụ dịch chuyển đỏ cao (về cơ bản không phát hiện thấy tia UV từ các thiên hà ngoài độ dịch chuyển 3), quan sát sự hình thành sao và hành tinh (chủ yếu trong môi trường bụi mà ánh sáng tia cực tím không thể phát ra và các đĩa tiền đạo phát ra chủ yếu ở bước sóng IR) khoa học ngoại hành tinh (các hành tinh mát hơn các ngôi sao và phát ra chủ yếu ở IR).

Do đó, tôi không nghĩ rằng có bất kỳ trình chiếu công nghệ nào đối với kính viễn vọng UV lớn (ít nhất là tương đương với JWST), nó chỉ thuộc về khoa học.


Giao thoa kế khó hơn ở bước sóng ngắn hơn, đặc biệt là trong không gian, đó có phải là một yếu tố không? Và có một biên giới giao thoa kế được đẩy về phía UV bởi sự phát triển công nghệ?
LocalFluff

1
@LocalFluff Có một số giao thoa quang quy mô nhỏ nhưng không có gì ở bước sóng UV. Vâng, nó trở nên khó khăn hơn nhiều ở các bước sóng ngắn hơn vì vấn đề đo lường trở nên khó khăn hơn nhiều.
Rob Jeffries

13

Bạn đã đúng khi cho rằng sự sụt giảm mạnh chỉ đơn giản là vì có rất ít kính viễn vọng chính được lên kế hoạch hoạt động trong phạm vi UV, trong khi có một số lượng đáng kể được lên kế hoạch trong phạm vi hồng ngoại. Như tôi đã đề cập trong câu trả lời của mình, bạn đã liên kết với, CHARAEELT , hai trong số các dự án hồng ngoại / nhìn thấy được lên kế hoạch hàng đầu, sẽ sử dụng công nghệ quang học thích ứng mới, khiến chúng vượt trội hơn nhiều so với kính viễn vọng trước đây - mặc dù chúng dựa trên mặt đất.

μ

Nếu ATLAST hoặc một dự án tương tự được theo đuổi, độ phân giải góc ở bước sóng UV có thể ở mức 0,1 arcs giây hoặc, hy vọng, thấp hơn. Điều đó sẽ phù hợp và sau đó đánh bại Hubble. Nhưng những ước tính ban đầu khiến chi phí ở mức 4,5 tỷ đô la cho phiên bản 8 m, và Hubble và các kính viễn vọng dựa trên không gian khác đã bị tổn thương nổi tiếng bởi sự gia tăng chi phí không lường trước. Những bước tiến nhỏ hơn có thể cần thiết trước khi chúng ta có thể đi được tới 8 mét, và chắc chắn trước khi chúng ta có thể đến bất cứ nơi nào gần 16. Điều đó sẽ mất một thời gian, có thể là một thập kỷ hoặc hơn từ bây giờ.

Người giới thiệu


3
Nhưng một kính viễn vọng hồng ngoại cần siêu làm mát cồng kềnh để quan sát mọi thứ trừ chính nó. Tôi cho rằng một kính thiên văn UV sẽ không cần nhiều như vậy. Các kính viễn vọng không gian bước sóng ngắn cho đến nay đã có khẩu độ khá nhỏ. Chandra là khoảng một mét, phải không? Kính viễn vọng UV cỡ Hubble có hoạt động không? . Gương soi trên bầu trời, cho chúng tôi biết bóng tối che giấu điều gì! ")
LocalFluff

3
@LocalFluff Điều đó không còn là vấn đề nữa - đặc biệt là trên quỹ đạo có tấm chắn mặt trời tốt. Và cả việc xây dựng và sắp xếp quang học của phạm vi UV đều rất khó khăn chỉ đơn giản là vì độ dài ngắn hơn từ 2 đến 5x so với gần IR, và các bề mặt phải nhẵn một phần lambda.
Carl Witthoft

@LocalFluff Khá nhiều những gì Carl nói.
HDE 226868
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.