4.5. INFRAVÖRÖS (IRAS, ISO, SIPTF)
A Földet érő infravörös sugárzás nagy részét (30-300 ćm) a földi légkör
elnyeli. Ez a tartomány csak az űrből vizsgálható. Az első olyan műhold,
amelyet teljesen az infravörös csillagászat szolgálatába állítottak, az IRAS
volt.
4.5.1. Az IRAS (WWW)
Az IRAS az USA, Anglia és Hollandia közös projektje volt. A műhold,
1983-as felbocsátását követően 10 hónapon keresztül végzett megfigyeléseket
a 12, 25, 60 és 100 ćm-es hullámhosszokon. A működése alatt mintegy 250.000
pontszerű infravörös forrást fedezett fel, ennek alapján készítették el az
"IRAS Sky Survey Atlas"-t (ISSA).
Az IRAS fő műszere egy f/9,6 Ritchey-Chrétien teleszkóp volt (f = 5,5 m).
A tükör berilliumból készült, folyékony hélium hűtéssel kb. 4 K-en üzemelt.
(Az infravörös megfigyelőeszközöknél fontos, hogy a detektorok minél
alacsonyabb hőmérsékletűek legyenek.)
4.5.2. ISO (WWW)
Az ISO-t (Infrared Space Observatory) 1996. november 17-én, ESA-projekt
keretében állították Föld körüli pályára, Ariane-4 hordozórakétával.
Tömege 2.200 kg, méretei: 5,3 * 3,6 * 2,8 m (magasság * szélesség *
mélység). Tervezett élettartama 18 hónap. A hűtést több mint 2.000 L
szuperfolyékony hélium biztosítja, a teleszkóp hőmérsékletét 3-4 K-en, a
detektorokét 2 K-en kell tartani. (A He éppen jelen szakdolgozat írásával
egyidőben, '98. április első hetében fogyott el.)
Az ISO 1998. február 6-ig 24.293 megfigyelést végzett, ami napi 40
megfigyelést, ill. havi 400 órát jelent. Pályája legalacsonyabb részén a van
Allen-övön belül tartózkodik, ezért ekkor a detektorai nem üzemelhetnek (a
nagy sebességű elektronok és protonok miatt). Naponta kb. 16 órát
tartózkodik az övön kívül, ekkor minden műszere üzemelhet.
Összehasonlításképpen: az ISO érzékenysége az IRAS-énak kb. százszorosa.
Az ISO fő műszere egy 60 cm átmérőjű, f/15 Ritchey-Chrétien teleszkóp. A
detektorai 2,5 és 200 mm között érzékenyek:
▪ ISOCAM (2,5-18 ćm)
Kamera és polariméter. Spektrális felbontása: 2óRó20 (szűrőktől függően).
Felépítése: 32 * 32 pixeles detektor, 2 független csatornával: 2,5-5,5
ćm, ill. 4-18 ćm.
▪ ISOPHOT (2,5-200 ćm)
Többfunkciós műszer: többcsatornás fotopolariméter (3-110 ćm), távoli
infravörös-kamera (30-200 ćm), spektrofotométer (2,5-12 ćm). Felbontása:
1óRó15 (szűrőktől függően). Alkalmas nagyon hideg források észlelésére,
nagyfelbontású képek készítésére és gyors fotopolarimetriára.
▪ LWS (Long-Wavelength Spectrometer)
43,1 - 96,9 ćm között érzékeny spektrométer. Spektrális felbontása
közepes (150óRó200) vagy nagy (6.800óRó9.700; Fabry-Perot
interferométerrel).
▪ SWS (Short-Wavelength Spectrometer)
2,38 - 45,2 ćm között érzékeny spektrométer. Spektrális felbontása:
1.000óRó2.000.
Az ISO pályája igen elnyúlt (perigeum: 1.000 km, apogeum: 70.500 km), így
a nagy magasság miatt a Föld infravörös sugárzása nem zavarja az
obszervációt.
Mivel a holdnak nincs fedélzeti tárolóeszköze, a megfigyelési adatokat
folyamatosan a földi központba továbbítja (napi 16 órán keresztül).
4.5.3. SIRTF (WWW)
A SIRTF (Space Infrared Telescope Facility) a NASA 460 millió dollár
költségvetésű projektje, melynek megvalósítására 2000 után kerül sor; ez
lesz a negyedik nagy űr-obszervatórium. (A felbocsátás tervezett időpontja:
2001 decembere.) A műhold "élettartama" kb. 2,5 év lesz. A felbocsátásához
Delta-II hordozórakétát használnak, a műhold tömege 750 kg. Mivel a SIRTF
műszereinek érzékenysége még az ISO-ét is meghaladja (kb. százszorosa lesz),
2-3 hét alatt annyi adatot tud majd gyűjteni, mint az IRAS a teljes
üzemelése során.
A SIRTF tudományos célkitűzései között az alábbiak szerepelnek: barna
törpék és Naprendszeren kívüli bolygók keresése, aktív galaxismagok és
Seyfert-galaxisok (melyek energiakibocsátása eléri a kvazárokét)
tanulmányozása, a korai Univerzum (távoli objektumok) megfigyelése,
protoplanetáris és planetáris porkorongok felfedezése és tanulmányozása (a
Vega és á Pictoris közeli csillagok körül már az IRAS is felfedezett
születőben lévő bolygókat). Ezen problémák vizsgálata alapján
megválaszolhatók lennének olyan lényeges kérdések, mint:
- A galaxisok tömegének jelentős része "sötét anyag" (1-5% Naptömegnyi
óriásbolygók, ún. barna törpék) formájában van-e jelen?
- Milyen mechanizmus alapján működnek (energetikailag) az Univerzum
legfényesebb objektumai?
- Hogyan keletkeznek a galaxisok?
- Milyen gyakoriak a bolygórendszerek a közeli csillagok körül?
A SIRTF főtükre f/12 Ritchey-Chrétien (f = 10,2 m), átmérője 85 cm. A
teleszkóp anyaga berillium, tömege több mint 20 kg. Spektrális tartománya:
3-200 ćm, látószöge 32 ívperc. A tükör gyakorlatilag teljesen szférikus
aberráció- és kómamentes leképezést tud biztosítani. A tükör hőmérsékletét
folyékony hélium hűtéssel 5,5 K-en tartják, a detektorokét 3,5 K-en.
A SIRTF megfigyelő műszerei:
˙ ▪ IRAC (Infrared Array Camera)
4-csatornás leképező 1 modulban. Technikai adatai:
┌────────────────────┬───────────┬───────────┬───────────┬───────────┐
│Hullámhossz [ćm] │3,5 │4,5 │6,3 │8,0 │
├────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Detektor típusa │InSb │InSb │Si:As │Si:As │
├────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Detektor felépítése │ │ │ │ │
│[pixelszám] │256 * 256 │256 * 256 │256 * 256 │256 * 256 │
├────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Felbontóképesség │ │ │ │ │
│ldl.pcx │4 │4 │4 │4 │
├────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Látómező [ívperc] │5,12 * 5,12│5,12 * 5,12│5,12 * 5,12│5,12 * 5,12│
├────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Pixelméret │ │ │ │ │
│[ívmásodperc] │1,2 │1,2 │1,2 │1,2 │
└────────────────────┴───────────┴───────────┴───────────┴───────────┘
˙˙˙
▪ IRS (Infrared Spectrograph)
4 modulból áll, mindegyik tartalmaz egy infravörös detektort. Technikai
adatai:
┌────────────────────┬───────────┬───────────┬───────────┬───────────┐
│Hullámhossz [ćm] │5-15 │10-20 │15-40 │20-40 │
├────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Detektor típusa │Si:As │Si:As │Si:Sb │Si:Sb │
├────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Detektor felépítése │ │ │ │ │
│[pixelszám] │96 * 128 │128 * 128 │128 * 128 │128 * 128 │
├────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Felbontóképesség │ │ │ │ │
│ldl.pcx │50 │600 │50 │600 │
├────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Látómező [ívperc] │3,6 * 60 │4,8 * 12,1 │9,7 * 90 │9,7 * 24,2 │
├────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Pixelméret │ │ │ │ │
│[ívmásodperc] │1,8 │2,4 │4,8 │4,8 │
└────────────────────┴───────────┴───────────┴───────────┴───────────┘
˙˙˙
˙ ▪ MIPS (Multiband Imaging Photometer)
┌────────────────────┬───────────┬───────────┬───────────┬───────────┐
│Hullámhossz [ćm] │12 │30 │70 │160 │
├────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Detektor típusa │Si:Sb │Si:Sb │Ge:Ga │Ge:Ga │
├────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Detektor felépítése │13 * 128 │110 * 128 │32 * 32 │2 * 20 │
│[pixelszám] │ │ │ │ │
├────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Felbontóképesség │ │ │ │ │
│ldl.pcx │4 │4 │4 │4 │
├────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Látómező [ívperc] │0,5 * 5,3 │4,1 * 5,3 │2,6 * 2,6 │0,5 * 5 │
├────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│Pixelméret │ │ │ │ │
│[ívmásodperc] │2,4 │2,4 │5 │15 │
└────────────────────┴───────────┴───────────┴───────────┴───────────┘
Összefoglalva: a SIRTF megfigyelései olyan adatokkal szolgálhatnak a
csillagászok számára, melyekből jobban megérthetik a bolygórendszerek, a
csillagok és a galaxisok keletkezésének mechanizmusát.