为什么波长比新望远镜所忽略的可见光短?


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下图是我@ HDE226868 从本文中窃取的,该图显示了作为波长函数的角分辨率从可见光到紫外线突然下降了三个数量级。在紫外线附近,比超大型望远镜干涉仪或欧洲超大型望远镜检测到的波长分辨率短的分辨率突然下降了千分之一。

这显然是由于地球大气层的特性。但是像JWST和WFIRST这样的主要太空望远镜将填补远红外的空白。为什么没有计划用于紫外线和更短波长的雄心勃勃的太空望远镜?(还是该图中的突然中断会误导您?)

是因为即使从太空天文台观测也比较困难,还是因为紫外线和较短波长的角分辨率的科学价值较小?

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Answers:


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这里一些技术问题与将任何大型望远镜送入太空解决-和太空望远镜在紫外波长是必需的。这是不可能的,在优化这些仪器来工作两者 UV和IR波长因为例如冷却,镜面涂层并且这种状的问题。望远镜的简单角分辨率极限为λ/D因此,从表面上看,为了获得与光学望远镜相同的分辨率,UV望远镜可以更小。但是,您还必须拥有对一小部分波长良好的光学器件,比可见光/红外光谱好得多。在更短的波长下,传统的“光学”无法工作,因为光子会被吸收,而您将转向X射线望远镜的掠入射技术,这是完全不同的游戏,要实现给定的角分辨率则要困难得多。

考虑到所有这些,在80年代/ 90年代,我猜想是对HST的后继产品所覆盖的波长范围做出了决定(即,耗资约100亿美元的JWST)真正的原因是没有主要的UV后继产品现在准备去HST或IUE的原因仅仅是因为认为在近红外和中红外波长可以实现最重要的科学优先事项。它们是:观察高红移宇宙(基本上没有从红移3的星系中检测到紫外线),观察恒星和行星的形成(主要是在尘土飞扬的环境中,紫外线无法出现并且原行星盘主要以红外波长发射),并且系外行星科学(行星比恒星更冷,并且主要在红外线中发射)。

因此,我认为大型UV望远镜(至少相当于JWST)没有任何技术亮点,这取决于科学性质。


在较短的波长下,尤其是在太空中,干涉法很难测量,这是一个因素吗?技术发展是否将干涉测量的前沿推向紫外线?
LocalFluff

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@LocalFluff有一些小型光学干涉仪,但是在紫外线波长下什么也没有。是的,在较短的波长下它变得更加困难,因为计量问题变得更加困难。
罗布·杰弗里斯

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没错,急剧下降的原因仅仅是因为计划在紫外线范围内运行的主要望远镜很少,而在红外线范围内却计划了很多望远镜。正如我在回答中提到的那样,您计划中最重要的两个红外/可见项目CHARAEELT将使用新的自适应光学技术,即使它们是基于地面的,它们也比以前的望远镜优越得多。

显然,紫外线望远镜不能基于地面,因为地球的大气层会阻挡大量的紫外线辐射。因此,紫外线天文学的任何实质性改进都将需要新的太空任务。问题在于,即使是适度的增长,估计也需要更大的镜像。的支持者先进技术大口径太空望远镜(ATLAST)建议说,一个8米的望远镜,至少,需要在0.11- 2.5来取得好成绩中号的波长。这比HST或JWST大得多-ATLAST可以增长到16米!μ

如果进行ATLAST或类似的项目,紫外线波长下的角分辨率可能约为0.1弧秒或更低。那会匹配,然后击败哈勃。但据初步估计,使用8米望远镜的成本为45亿美元,而哈勃望远镜和其他天基望远镜也因无法预料的成本上涨而受到损害。在我们到达8米之前,甚至在我们到达16米附近之前,可能需要较小的步幅。这将需要一段时间,从现在起可能要十年或更长时间。

参考文献


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但是红外望远镜需要繁琐的超级冷却才能观察到除自身以外的任何东西。我想紫外线望远镜不需要那么多。迄今为止,短波长太空望远镜的孔径很小。钱德拉大约一米,对不对?哈勃尺寸的紫外线望远镜不起作用吗?(而且,我发现任何一件事情都可能花费45亿美元,这真是令人惊讶。这就像传说中的地精中的地精要求皇帝为了从魔鬼身上偷走他的金和钻石的冠冕一样。”镜子在天空中

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@LocalFluff情况已不那么多了-尤其是在轨道上具有良好的太阳屏蔽的情况下。而且,仅仅因为波长比近红外短2至5倍,并且表面必须光滑至λ的一部分,所以建立和对准UV显微镜的光学系统都非常困难。
卡尔·威索夫特

@LocalFluff卡尔说的差不多。
HDE 226868
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