25 января 1983 года на околоземную орбиту вывели первый в истории инфракрасный космический телескоп — IRAS. Он проработал менее года, но заложил основу для будущих исследований. «Хайтек» рассказывает об истории миссии, инфракрасном излучении и о том, что узнал «дедушка Уэбба».
С самых ранних времен человечество интересовалось звездами и исследовало окружающий космос. Но долгое время и любители, и профессиональные астрономы были ограничены только видимым светом: тем, что можно увидеть невооруженным глазом или с помощью простых оптических телескопов.
Только в XX веке ситуация стала меняться и пространство возможностей для ученых расширилось. В это время были созданы сначала радиотелескопы, а позже по мере развития космонавтики и запуска первых спутников — космические телескопы, работающие в разных частях спектра: инфракрасном, ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-излучении. Одним из первых среди них и первым ИК-телескопом стала обсерватория IRAS.
Что видно в инфракрасном диапазоне?
Инфракрасное излучение — это часть электромагнитного спектра, расположенная между волнами видимого света и радиоизлучением. Длина таких волн варьируется от 0,74 мкм до 1 мм. Интересно, что на эту часть спектра приходится большая часть теплового излучения — передачи нагретыми объектами части внутренней энергии в виде электромагнитных волн.
Инфракрасный диапазон представляет большой интерес для исследователей космоса. Многие объекты во Вселенной слишком холодные и слабые, чтобы заметить их в видимом свете, но их можно найти в инфракрасном диапазоне. Например, изучать планеты, холодные звезды, туманности и многие другие космические объекты можно с помощью теплового излучения, которое они распространяют инфракрасными волнами.
Кроме того, благодаря большей длине волны инфракрасные волны, в отличие от видимого света, проходят через плотные области газа и пыли в космосе с меньшим рассеянием и поглощением. Эта особенность позволяет заглянуть за пелену газа и пыли и изучить скрытые объекты, формирование галактик, центры звездообразования и протопланетные системы. Этим, например, пользуется телескоп «Джеймс Уэбб».
К сожалению, атмосфера Земли блокирует большую часть волн инфракрасного диапазона. Поэтому единственный выход — запуск специализированной космической обсерватории.
Как устроен IRAS?
ИК-волны связаны, в том числе, с тепловым излучением. Это значит, что инфракрасный телескоп должен быть охлажден до чрезвычайно низких температур, близких к абсолютному нулю, чтобы приборы устройства не создавали помех. Не удивительно, что первые в мире ультрафиолетовые и гамма-телескопы отправились в космос в конце 1960-х годов, а первый ИК-телескоп, IRAS, только в 1983 году.
IRAS — совместная миссия космических агентств трех стран: США, Нидерландов и Великобритании. Его построила Ball Aerospace в сотрудничестве с Fokker Space и Hollandse Signaal. Габариты спутника составляли 3,6 х 3,24 х 2,05 м, а масса (в заправленном состоянии и с хладагентом) — чуть больше тонны.
На спутник был установлен 57-сантиметровый телескоп системы Ричи — Кретьена с зеркалом из бериллия. А в качестве хладагента использовалось 73 кг жидкого гелия. Устройства телескопа проводили полный обзор всего неба на длинах волн от 8 до 120 мк по четырем широкополосным фотометрическим каналам с центрами 12, 25, 60 и 100 мкм. Это охватывало часть среднего и дальнего инфракрасного диапазона. Дополнительные данные собирали спектрометры.
IRAS работал на солнечно-синхронной околополярной орбите, которая прецессировала примерно на градус каждый день. Небесная сфера была разделена на «зоны», ограниченные меридианами эклиптики, отстоящими друг от друга на 30°. Для обзора всего неба спутник сканировал пространство со скоростью 1,1 м/с вдоль дуг постоянной солнечной элонгации, близкой к 90°. Кроме того, при необходимости приборы могли зафиксироваться на заданной точке до 12 мин, чтобы получить более подробные снимки отдельных областей.
Что открыл IRAS?
IRAS был запущен 25 января 1983 года и начал активные наблюдения уже 9 февраля. Телескоп обследовал космическое пространство в течение почти 10 месяцев. Исчерпав весь охлаждающий гелий, 21 ноября 1983 года спутник перестал работать.
За время работы IRAS обследовал 96% небесной сферы, выявив 350 тыс. источников инфракрасного излучения, 250 000 из которых ранее не были известны. После анализа данных, собранных телескопом, с учетом уточнения и подтверждения другими научными приборами, в каталог IRAS внесли около 130 000 звезд, 75 000 галактик звездообразования, 40 000 различных объектов, расположенных в Млечном Пути. Их дополняют десятки тысяч областей активного звездообразования и туманностей. Даже спустя 40 лет некоторые объекты, наблюдаемые обсерваторией, все еще ждут классификации.
Кроме исследования отдельных объектов IRAS сделал ряд наблюдений, которые изменили и уточнили представления астрономов об устройстве звезд и галактик. Например, телескоп открыл избыточное инфракрасное излучение ряда звезд, например, Веги, указывающее на то, что они окружены пылевыми дисками.
Кроме того, с помощью телескопа было открыто шесть новых комет Солнечной системы, очень сильное инфракрасное излучение от взаимодействующих галактик, а также пучки теплой пыли, называемые инфракрасными перистыми облаками, которые встречаются во всех направлениях в космосе. Наконец, IRAS впервые попытался заглянуть в центр нашей Галактики и показал активное галактическое ядро Млечного Пути.
С точки зрения современных аналогов может показаться, что телескоп IRAS был слишком слабым, слишком простым и проработал очень недолго и не оставил такого впечатляющего архива, как, например, «Хаббл». Но стоит помнить, что именно успех этой миссии вызвал интерес к космическим наблюдениям в инфракрасном диапазоне и спустя несколько поколений к мощным гигантам, таким как «Джеймс Уэбб».
Читать далее:
Ядро Земли скоро будет вращаться в другом направлении
Гигантское солнечное пятно поворачивается к Земле. Его видно невооруженным взглядом
На 10 секунд ближе к концу света: что будет, если пробьют Часы Судного дня