ทำไมความยาวคลื่นสั้นกว่าแสงที่ถูกมองข้ามโดยกล้องโทรทรรศน์ใหม่

17

แผนภาพด้านล่างซึ่งฉันขโมยมาจากการโพสต์นี้โดย @ HDE226868 แสดงให้เห็นว่าความละเอียดเชิงมุมเป็นฟังก์ชันของความยาวคลื่นจู่ ๆ ก็ลดลงโดยลำดับที่สามของขนาดจากการมองเห็นถึงแสง UV ความละเอียดของความยาวคลื่นสั้นกว่าสิ่งที่กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากอินเตอร์เฟอเรโตมิเตอร์หรือกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่สุดของยุโรปตรวจพบในยูวีใกล้ ๆ ในทันใดก็ตัดเป็นปัจจัยหนึ่งพัน

เห็นได้ชัดว่าเป็นเพราะคุณสมบัติของชั้นบรรยากาศของโลก แต่กล้องโทรทรรศน์อวกาศหลักเช่น JWST และ WFIRST จะเติมเต็มในช่องว่างอินฟราเรดไกล ทำไมไม่มีกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ทะเยอทะยานที่วางแผนไว้สำหรับรังสียูวีและความยาวคลื่นที่สั้นลง? (หรือมีการตัดฉับพลันในแผนภาพนั้นทำให้เข้าใจผิด?)

มันเป็นเพราะมันยากกว่าหรือจากหอสังเกตการณ์ในอวกาศหรือเป็นเพราะความละเอียดเชิงมุมของรังสียูวีและความยาวคลื่นที่สั้นกว่ามีค่าทางวิทยาศาสตร์น้อยกว่าหรือไม่?

— LocalFluff
แหล่งที่มา

14

$\lambda/D$ เพื่อให้ได้ความคมชัดเทียบเท่ากล้องโทรทรรศน์ออปติคัลกล้องโทรทรรศน์ UV อาจมีขนาดเล็กลง อย่างไรก็ตามคุณยังต้องมีเลนส์ที่ดีต่อความยาวคลื่นเล็กน้อยดังนั้นดีกว่าการมองเห็น / IR ที่ความยาวคลื่นที่สั้นกว่าจากนั้น "ออปติก" แบบเดิมจะไม่ทำงานเพราะโฟตอนถูกดูดกลืนและคุณย้ายไปที่เทคโนโลยีการเกิดเล็มหญ้าของกล้องโทรทรรศน์ X-ray ซึ่งเป็นเกมที่แตกต่างกันมากและยากที่จะได้ความละเอียดเชิงมุมที่กำหนด

เมื่อย้อนกลับไปในยุค 80s / 90s ฉันคาดเดาได้ว่ามีการตัดสินใจเกี่ยวกับช่วงความยาวคลื่นที่ HST จะครอบคลุม (เช่น JWST ในราคาประมาณ 10 พันล้าน USD) เหตุผลแท้จริงที่ไม่มีผู้สืบทอด UV รายใหญ่ ถึง HST หรือ IUE พร้อมที่จะไปแล้วในตอนนี้ก็คือการพิจารณาว่าลำดับความสำคัญทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่สุดสามารถทำได้ในช่วงความยาวคลื่นใกล้และกลาง IR การสังเกตเอกภพ redshift สูง (โดยพื้นฐานแล้วไม่มีการตรวจจับแสง UV จากกาแลคซีเกินกว่า redshift ที่ 3) การสังเกตการก่อตัวของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ (ส่วนใหญ่อยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นซึ่งแสง UV ไม่สามารถเกิด วิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบ (ดาวเคราะห์มีความเย็นกว่าดาวฤกษ์และปล่อยส่วนใหญ่ใน IR)

ดังนั้นฉันไม่คิดว่าจะมีนักแสดงเทคโนโลยีคนใดที่มีกล้องโทรทรรศน์ UV ขนาดใหญ่ (อย่างน้อยก็เทียบเท่ากับ JWST) มันเพิ่งลงมาสู่หลักการทางวิทยาศาสตร์

— Rob Jeffries
แหล่งที่มา

อินเตอร์เฟอโรเมทมีความยาวคลื่นที่สั้นกว่าโดยเฉพาะในอวกาศ และมีการผลักดันขอบเขตของอินเตอร์เฟอโรเมทไปสู่รังสียูวีด้วยการพัฒนาทางเทคโนโลยีหรือไม่?

— LocalFluff

1

@ LocalFluff มีบางเครื่องวัดระยะแบบแสงขนาดเล็ก แต่ไม่มีอะไรที่ความยาวคลื่น UV ใช่มันยากขึ้นที่ความยาวคลื่นสั้นลงเนื่องจากปัญหามาตรวิทยากลายเป็นเรื่องยากมากขึ้น

— Rob Jeffries

13

คุณถูกต้องในเรื่องการลดลงอย่างรวดเร็วเพียงเพราะมีกล้องโทรทรรศน์หลักที่วางแผนไว้น้อยมากที่ทำงานในช่วงรังสียูวีในขณะที่มีการวางแผนจำนวนมากในช่วงอินฟราเรด ในฐานะที่ผมกล่าวถึงในคำตอบของฉันคุณเชื่อมโยงกับCharaและEELTสองด้านบนวางแผนอินฟราเรด / โครงการที่มองเห็นจะใช้เทคโนโลยีเลนส์ใหม่ปรับตัวทำให้พวกเขาไกลกว่ากล้องโทรทรรศน์ก่อนหน้า - แม้ว่าพวกเขากำลังภาคพื้นดิน

$\mu$

หากติดตาม ATLAST หรือโครงการที่คล้ายกันความละเอียดเชิงมุมที่ความยาวคลื่นรังสียูวีอาจอยู่ที่ระดับ 0.1 อาร์ควินาทีหรือหวังว่าจะลดลง ที่จะจับคู่แล้วเอาชนะฮับเบิล แต่การคาดการณ์ก่อนหน้านี้ทำให้ค่าใช้จ่ายอยู่ที่ 4.5 พันล้านเหรียญสหรัฐสำหรับรุ่น 8 ม. และฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์อวกาศอื่น ๆ ได้รับความเสียหายอย่างมากจากการเพิ่มขึ้นของต้นทุนที่ไม่คาดฝัน อาจจำเป็นต้องใช้ความก้าวหน้าที่น้อยกว่าก่อนที่เราจะไปถึง 8 เมตรและแน่นอนก่อนที่เราจะไปถึงที่ใดก็ได้ที่อยู่ใกล้ 16 นั่นจะใช้เวลาสักพักหนึ่งทศวรรษหรือมากกว่านั้น

อ้างอิง

— HDE 226868
แหล่งที่มา

3

แต่กล้องโทรทรรศน์ IR นั้นต้องการการระบายความร้อนที่แสนจะยุ่งยากเพื่อสังเกตสิ่งต่างๆ ฉันคิดว่ากล้องโทรทรรศน์ยูวีไม่จำเป็นต้องมีมาก กล้องโทรทรรศน์อวกาศที่มีความยาวคลื่นสั้นในตอนนี้มีรูรับแสงค่อนข้างเล็ก จันทรานั้นประมาณหนึ่งเมตรใช่ไหม กล้องโทรทรรศน์ UV ขนาดฮับเบิลจะไม่ทำงานเหรอ? (และฉันคิดว่ามันน่าอัศจรรย์ที่สิ่งหนึ่งสิ่งใดสามารถทำให้มีค่าใช้จ่าย 4.5 พันล้านเหรียญมันเป็นเหมือนซากะในสิ่งที่พวกก๊อบลินในถ้ำของพวกเขาเรียกร้องจากจักรพรรดิเพื่อสร้างมงกุฎทองคำและเพชรที่ขโมยมาจากปีศาจ " กระจกเงาในท้องฟ้าบอกเราว่าความมืดซ่อนอะไรอยู่! ")

— LocalFluff

3

@ LocalFluff มันไม่ได้เป็นอย่างนั้นอีกแล้ว - โดยเฉพาะในวงโคจรที่มีโล่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ดี และการสร้างและจัดแนวของเลนส์ของ UV นั้นยากมากเพียงเพราะความยาวของคลื่นสั้นลง 2 ถึง 5 เท่าเมื่อเทียบกับ IR ใกล้และพื้นผิวจะต้องราบรื่นกับแลมบ์ดา

— Carl Witthoft

@ LocalFluff สวยมากสิ่งที่คาร์ลพูด

— HDE 226868