Door Paul Ogilvie | Bijgewerkt op 30 augustus 2022

Ontwerp

Infraroodtelescopen werken volgens dezelfde optische principes als hun tegenhangers in zichtbaar licht:een systeem van lenzen of spiegels concentreert de binnenkomende straling op een detectorarray. Deze arrays zijn doorgaans opgebouwd uit kwik-cadmiumtelluride (HgCdTe), een supergeleidende legering die een hoge gevoeligheid biedt in de nabije en midden-infrarode banden. Omdat omgevingswarmte het zwakke kosmische signaal kan overweldigen, moeten de detectoren worden gekoeld tot cryogene temperaturen – vaak met vloeibare stikstof of helium – waardoor ze dicht bij het absolute nulpunt komen. De Spitzer-ruimtetelescoop, die in 2003 werd gelanceerd als het grootste infraroodobservatorium van die tijd, handhaafde bijvoorbeeld zijn optiek op -273°C en opereert in een heliocentrische baan rond de aarde om thermische interferentie op aarde te voorkomen.

Typen

Waterdamp in de atmosfeer van de aarde absorbeert de meeste buitenaardse infraroodfotonen, dus effectieve telescopen op de grond worden op hoge, droge plaatsen geplaatst. Het Mauna Kea Observatorium op Hawaï bevindt zich op 4205 meter hoogte en biedt een heldere, dorre hemel voor infraroodwerk. Atmosferische turbulentie wordt verder verzacht door platforms in de lucht:het Kuiper Airborne Observatory (KAO) vloog van 1974 tot 1995 en bood een kort venster boven de atmosfeer voor infraroodonderzoek. Door atmosferische effecten volledig te elimineren, zijn ruimtemissies de gouden standaard. De Infrarood Astronomische Satelliet (IRAS), gelanceerd in 1983, breidde de bekende catalogus met ongeveer 70 procent uit en legde de basis voor daaropvolgende infraroodruimtetelescopen.

Toepassingen

Infrarooddetectoren kunnen hemellichamen onthullen die te koel (of dus te zwak) zijn om in zichtbaar licht te worden geregistreerd, zoals exoplaneten, bruine dwergen en bepaalde nevels. Omdat infrarode golflengten bovendien langer zijn dan zichtbare fotonen, kunnen ze interstellair gas en stof binnendringen, waardoor kortere golflengten worden verstrooid of geabsorbeerd. Dankzij deze mogelijkheid kunnen astronomen in zwaar verduisterde gebieden kijken, waaronder de centrale uitstulping van de Melkweg, en stervormingscomplexen in kaart brengen die onzichtbaar zijn voor optische telescopen.

Vroege heelal

De voortdurende uitdijing van het universum rekt het licht van verre objecten uit naar langere golflengten – een proces dat bekend staat als roodverschuiving. Als gevolg hiervan arriveren fotonen die miljarden jaren geleden in het zichtbare bereik werden uitgezonden, verschoven naar het infrarood op de aarde. Infraroodobservatoria fungeren dus als tijdmachines, die straling opvangen die ontstond tijdens de kindertijd van het universum en een direct venster bieden op de vroegste tijdperken.