なぜ新しい望遠鏡では波長が可視光よりも短いのですか?


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この投稿から@ HDE226868が盗んだ下の図は、波長の関数としての角度分解能が、可視光からUV光まで3桁急落することを示しています。超大型望遠鏡干渉計またはヨーロッパの超大型望遠鏡が近紫外線で検出するものよりも短い波長の解像度は、突然千倍にカットされます。

これは明らかに地球の大気の特性によるものです。ただし、JWSTやWFIRSTなどの主要な宇宙望遠鏡は、遠赤外線のギャップを埋めます。なぜ紫外線や短波長の野望的な宇宙望遠鏡が計画されていないのですか?(または、その図の突然の切断は誤解を招く可能性がありますか?)

それは、宇宙観測所からでさえ、それがより困難だからか、それとも紫外線の波長分解能とより短い波長が科学的価値がより低いからでしょうか?

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回答:


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大型の望遠鏡を宇宙に設置することで解決すべき技術的問題いくつかあります -そして、宇宙波長の望遠鏡が必要です。冷却、ミラーコーティングなどの問題のため、このような機器をUV波長とIR波長の両方で動作するように最適化することはできません。望遠鏡の単純な角度分解能の制限はλ/D、そのため、光学望遠鏡と同等の解像度を得るために、UV望遠鏡を小さくすることができます。ただし、波長のごく一部に対して優れた、可視/ IRよりもはるかに優れた光学系も必要です。さらに短い波長では、光子が吸収され、X線望遠鏡のかすめ入射技術に移行するため、従来の「光学系」は機能しません。これはまったく異なるゲームであり、特定の角度分解能を達成するのははるかに困難です。

これらすべてを考えると、80年代/ 90年代に、HSTの後継者(つまり、約100億米ドルのコストでJWST)によってカバーされる波長範囲について決定が下されたと推測します。 HSTまたはIUEへの準備は、最も重要な科学の優先事項が近赤外および中赤外波長で達成可能であると考えられているというだけです。これらは、高赤方偏移宇宙の観測(本質的に3の赤方偏移を超える銀河からのUV光は検出されない)、星と惑星の形成の観測(主にUV光が出現できず原始惑星系円盤がほとんどIR波長で放射するほこりの多い環境で)系外惑星科学(惑星は星よりも涼しく、ほとんどがIRで放射します)。

したがって、大きなUV望遠鏡(少なくともJWSTに相当するもの)に技術的なショートッパーはないと思いますが、それは科学の優先度に帰着するだけです。


干渉計は、特に宇宙では、より短い波長ではより困難です、それは要因ですか?そして、技術開発によって干渉のフロンティアがUVに向かって押し進められていますか?
LocalFluff

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@LocalFluffいくつかの小規模な光学干渉計がありますが、UV波長にはありません。はい、計測の問題がはるかに困難になるため、短波長ではさらに困難になります。
ロブジェフリーズ

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シャープなドロップオフは、UV範囲で動作する計画された主要な望遠鏡が非常に少ないため、赤外線範囲でかなりの数が計画されているためです。あなたがリンクした私の答えで述べたように、CHARAEELTは、計画された赤外線/可視プロジェクトの2つであり、新しい適応光学技術を使用します。

明らかに、地球の大気はかなりの量の紫外線を遮断するため、UV望遠鏡は地上に設置することはできません。したがって、紫外線天文学の大幅な改善には、新しい宇宙ベースのミッションが必要になります。問題は、わずかな増加の見積もりでもはるかに大きなミラーが必要なことです。先進技術の大口径宇宙望遠鏡(ATLAST)提案の支持者は、0.11〜2.5 mの波長で良好な結果を得るには、少なくとも8メートルの望遠鏡が必要であると述べています。これは、HSTまたはJWSTよりもはるかに大きく、ATLASTは16メートルまで拡大する可能性があります。μ

ATLASTまたは同様のプロジェクトを追求する場合、UV波長での角度分解能は0.1アーク秒程度になる可能性があります。それは一致し、ハッブルを破ったでしょう。しかし、初期の推定では、8メートルバージョンのコストは45億ドルでした。ハッブルやその他の宇宙ベースの望遠鏡は、予想外のコストの増加によって有名に傷ついています。8メートルに達する前に、そして確かに16近くに到達する前に、より小さな歩幅が必要になる場合があります。これには、おそらく今から10年以上かかるでしょう。

参照資料


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しかし、IR望遠鏡はそれ自体を観察するために面倒なスーパークーリングが必要です。UV望遠鏡はそれほど必要ないと思います。これまでの短波長宇宙望遠鏡には、かなり小さな開口部がありました。チャンドラは約1メートルですよね?ハッブルサイズのUV望遠鏡は動作しませんか?(そして、一つのモノを作るのに45億ドルかかることは驚くべきことです。悪魔から盗まれた金とダイヤモンドの王冠を作るために、洞窟のゴブリンが皇帝に要求するものの佐賀のようです。」鏡は空の鏡、暗闇が隠しているものを教えてください!」
LocalFluff

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@LocalFluffそれはもうそうではありません-特に良好な太陽シールドを持つ軌道で。また、UVスコープの光学部品の構築と位置合わせは、波長が近赤外よりも2〜5倍短く、表面がラムダの数分の1まで滑らかでなければならないため、非常に困難です。
カールウィットフト16年

@LocalFluffカールが言ったことのほとんど。
HDE 226868
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