Spatiul cosmic Mistere

𝑨𝒔𝒕𝒓𝒐𝒏𝒐𝒎𝒊𝒆 𝒊𝒏 𝒊𝒏𝒇𝒓𝒂𝒓𝒐𝒔𝒖

Astronomia în infraroșu, deseori prescurtată în astronomie infraroșie, este ramura astronomiei și a astrofizicii care studiază partea situată în infraroșu a radiației emise de obiectele astronomice. Gama lungimilor de undă ale infraroșului se situează între 0,75 și 300 micrometri între la lumina vizibilă (0,3 la 0,75 micrometri) și undele submilimetrice. Lumina infraroșie emisă de către obiectele cerești este în parte absorbită de către vaporii de apă conținuți în atmosfera terestră. Pentru a ocoli această problemă cele mai multe telescoape în infraroșu sunt fie situate la altitudini mari (Observatorul Mauna Kea,VISTA,...), fie sunt plasate pe orbită (Spitzer, IRAS (Infrared Astronomical Satellite), Herschel). Infraroșul mediu și îndepărtat nu sunt practic observabile decât din spațiu.

𝑹𝒂𝒅𝒊𝒂𝒕𝒊𝒂 𝒆𝒍𝒆𝒄𝒓𝒐𝒎𝒂𝒈𝒏𝒆𝒕𝒊𝒄𝒂 𝒔𝒊 𝒄𝒖𝒏𝒐𝒂𝒔𝒕𝒆𝒓𝒆𝒂 𝑼𝒏𝒊𝒗𝒆𝒓𝒔𝒖𝒍𝒖𝒊

Cunoașterea noastră a Universului se sprijină mai ales pe radiația electromagnetică și într-un mod marginal, pentru mediul înconjurător apropiat de Pământ, pe observațiile in situ efectuate de navele spațiale. Completări ale informațiilor sunt aduse de particulele de materie izvorâte din Sistemul nostru Solar (meteoriți) sau din Galaxia Noastră (radiație cosmică) și de puțin timp de neutrino și undele gravitationale. Radiația electromagnetică joacă un rol central întrucât este produsă, în cea mai mare parte, de procese din Univers, este bogată în informații asupra condițiilor care au permis emisia sa (temperatură, presiune, câmp magnetic, natura și mișcarea particulelor, atomi, molecule sau granule solide) și în sfârșit circulă pe distanțe infinite. Aceasta a fost decupată în mai multe submulțimi în funcție de lungimea de undă (proprietatea sa cea mai marcantă) cu borne definite în principal prin metodele de detecție utilizate pentru observarea sa. Radiația electromagnetică cuprinde, prin creșterea lungimii de undă, radiația gama (undele cele mai scurte și care transportă cea mai importantă energie), razele X, ultravioletul, lumina vizibilă care este singura perceptibilă de către ochiul omenesc, infraroșul, microundele și undele radio (cele mai puțin energetice). Astronomia în infraroșu se sprijină pe analiza radiației infraroșii.[1]

𝑺𝒑𝒆𝒄𝒕𝒓𝒖𝒍 𝒅𝒐𝒎𝒆𝒏𝒊𝒖𝒍𝒖𝒊 𝒊𝒏𝒇𝒓𝒂𝒓𝒐𝒔𝒖

Radiațiile infraroșii se situează între sfârșitul spectrului vizibil (lumina roșie la 0,74 microni) și microunde. Limita superioară este relativ arbitrară și valoarea sa depinde de domeniul de aplicație. În astronomie, limita superioară a infraroșului este în general fixată la 300 microni (1.000 de microni în alte domenii de aplicație). Astronomii disting infraroșul apropiat (de la 0,75 la 5 micrometri), infraroșul mediu (de la 5 la 25 de micrometri) și infraroșu îndepărtat (de la 25 la 300 de micrometri).[2]

𝑰𝒏𝒇𝒓𝒂𝒓𝒐𝒔𝒖 𝒂𝒑𝒓𝒐𝒑𝒊𝒂𝒕

Radiația infraroșie care are lungimi de undă apropiate de cele ale luminii vizibile (infraroșul apropiat de la 0,7 la 4 microni corespunzând benzilor J, H, K și L) se comportă într-o manieră foarte asemănătoare luminii vizibile, și poate fi detectată utilizând dispozitive electronice asemănătoare. De aceea, regiunea infraroșului apropiat al spectrului este în general încorporat ca fiind un element al spectrului «optic», împreună cu ultravioletul apropiat (cele mai multe instrumente științifice cum sunt telescoapele optice acoperă infraroșul apropiat cât și ultravioletul). Observațiile în acest domeniu al infraroșului apropiat (între 0,7 și 2,5 microni) pot fi conduse pe Pământ, cu ajutorul unui telescop optic prevăzut cu un detector sensibil la infraroșu de tip CCD.

𝑰𝒏𝒇𝒓𝒂𝒓𝒐𝒔𝒖 𝒎𝒆𝒅𝒊𝒖 𝒔𝒊 𝒊𝒏𝒅𝒆𝒑𝒂𝒓𝒕𝒂𝒕

Detecția undelor cu lungimi de undă superioare a 4 microni este mai complexă. Gazele componente ale atmosferei terestre și îndeosebi vaporii de apă interceptează în totalitate sau în mare parte radiația între 0,8 și 14,5 microni. Pe de altă parte observația este puternic perturbată de radiația termică produsă de atmosfera terestră care, ca orice corp a cărui temperatură este diferită de zero absolut, radiază energie în infraroșu inclusiv lungimi de undă care depind de temperatura sa (legea lui Planck). Radiația termică infraroșie emisă de atmosfera terestră acoperă o largă bandă spectrală al cărei vârf se sitează în jurul a 10 microni și care afectează îndeosebi lungimile de undă cuprinse între 4,6 și 40 microni. Această radiație infraroșie se suprapune peste emisiile surselor cerești.[3]

Radiația cuprinsă între 14,5 și 400 de microni este complet interceptată și observațiile trebuie să fie efectuate de pe vârfurile munților, de pe baloane, din avioane sau din telescoape spațiale. Dacă observația este efectuată de pe un observator terestru ea necesită nu doar o atmosferă uscată.

Observarea infraroșului îndepărtat (dincolo de 40 de microni) necesită plasarea telescopului pe orbită în jurul Pământului. Unul dintre cele mai cunoscute este IRAS, care a fost lansat în 1983. Era prevăzut cu detectoare sensibile la lungimi de undă de 10, 25, 60 și 100 de micrometri; a realizat prima hartă în infraroșu a cerului, repertoriind peste 200.000 de surse.

𝑶𝒃𝒔𝒆𝒓𝒗𝒂𝒕𝒊𝒂 𝒓𝒂𝒅𝒊𝒂𝒕𝒊𝒆𝒊 𝒊𝒏𝒇𝒓𝒂𝒓𝒐𝒔𝒊𝒊

Ferestrele atmosferice

Pentru observatoarele terestre o parte importantă din radiația electromagnetică infraroșie este fie blocată, fie absorbită de atmosfera terestră. Exită totuși ferestre atmosferice în care absobția radiației electromagnetice de către atmosfera terestră este minimă. Principalele două ferestre sunt situate între 3 și 5 µm și între 8 și 14 µm.[4]