Субмиллиметровая астрономия

Субмиллиметровая обсерватория Калтеха в обсерватории Мауна-Кеа обладает телескопом с зеркалом 10,4 м.

Субмиллиметровая астрономия (англ. Submillimetre astronomy) — раздел наблюдательной астрономии, связанный с наблюдениями в субмиллиметровом диапазоне длин волн (терагерцевое излучение). Астрономы помещают субмиллиметровый диапазон между далёким инфракрасным диапазоном и микроволновым диапазоном, то есть в области длин волн от нескольких сотен микрометров до миллиметра. В субмиллиметровой астрономии единицей измерения длин волн зачастую является микрон.

Используя субмиллиметровые наблюдения, астрономы исследуют молекулярные облака и ядра тёмных туманностей с целью выяснения процессов звездообразования с момента коллапса до рождения звезды. Субмиллиметровые наблюдения тёмных облаков могут использоваться для определения химического состава и механизмов охлаждения составляющих их молекул. Также субмиллиметровые наблюдения используются при изучении процессов образования и эволюции галактик.

Наземная субмиллиметровая астрономия

Панорамный вид плато Чахнантор, охватывающий 180 градусов от направления на север (слева) до направления на юг (справа), показывает антенны Atacama Large Millimeter Array.

Наиболее существенным ограничением для обнаружения излучения из космоса в субмиллиметровом диапазоне длин волн для наземного наблюдателя является излучение атмосферы, шумы и затухание излучения. Как и в инфракрасном диапазоне, в субмиллиметровой части спектра находится большое количество полос поглощения водяного пара, и наблюдения возможно проводить только в окнах прозрачности. Идеальное место для проведения наблюдений в субмиллиметровом диапазоне должно быть сухим, прохладным, иметь устойчивые погодные условия и находиться вдали от населённых пунктов. Существует лишь несколько подобных мест, например, Мауна-Кеа (Гавайи, США), Обсерватория плато Чахнантор (Чили), Южный полюс, гималайский отдел Индийской астрономической обсерватории. Сравнительный анализ показал, что все четыре пункта идеально подходят для субмиллиметровых наблюдений; Мауна-Кеа при этом является наиболее известным и доступным пунктом. Некоторый интерес был проявлен к пунктам высоких широт Арктики, особенно к Верхнему Лагерю в Гренландии, где общее влагосодержание меньше, чем на Мауна-Кеа (хотя, малая широта Мауна-Кеа позволяет наблюдать большее количество объектов южного неба).[1][2]

Обсерватория плато Чахнантор имеет телескоп Atacama Pathfinder Experiment, крупнейший субмиллиметровый телескоп в южном полушарии, а также крупнейший наземный астрономический проект, Atacama Large Millimeter Array, интерферометр в субмиллиметровом диапазоне длин волн, состоящий из 54 12-метровых и 12 7-метровых радиотелескопов. The Submillimeter Array, Субмиллиметровая антенная решётка, является другим интерферометром, расположенным на Мауна-Кеа и состоящим из восьми 6-метровых радиотелескопов. Крупнейший из существующих сейчас субмиллиметровых телескопов, Телескоп Джеймса Кларка Максвелла, также расположен на горе Мауна-Кеа.

Субмиллиметровая астрономия в ближнем космосе

При помощи стратостатов и других летательных аппаратов можно проводить исследования из более высоких слоёв атмосферы. В качестве примеров можно привести телескопы BLAST и SOFIA, хотя SOFIA может проводить наблюдения и в ближнем инфракрасном диапазоне.

Субмиллиметровая астрономия в космосе

Сравнение[3]
Название	Год	Длина волны	Апертура
Глаз человека	-	0,39-0,75 мкм	0,01 м
SWAS	1998	540 - 610 мкм	0,55 - 0,7 м
Herschel	2009	55-672 мкм	3,5 м

Космические наблюдения в субмиллиметровом диапазоне свободны от атмосферного поглощения. Первым субмиллиметровым телескопом в космосе был советский БСТ-1М, размещённый в отсеке научной аппаратуры орбитальной станции Салют-6. Он был оснащен зеркалом диаметром 1,5 м и предназначался для проведения астрофизических исследований в ультрафиолетовом (0,2 – 0,36 мкм), инфракрасном (60 – 130 мкм) и субмиллиметровом (300 – 1000 мкм) областях спектра, которые интересны тем, что позволяют изучать холодные газовые космические облака, а также получать информацию о процессах, происходящих в верхних слоях земной атмосферы[4].

Спутник SWAS был запущен на низкую околоземную орбиту 5 декабря 1998 года как одна из миссий НАСА. Целью космического аппарата было изучение гигантских молекулярных облаков и ядер тёмных облаков. Исследования касались пяти спектральных линий: воды (H₂O), изотопа воды (H₂^18O), изотопа монооксида углерода (^13CO), молекулярного кислорода (O₂), нейтрального углерода (C I).

В июне 2005 года целью аппарата стала поддержка эксперимента Deep Impact, До августа 2005 года аппарат следил за содержанием воды в комете.

В 2009 году ЕКА запустило миссию Herschel, телескоп которой обладает наибольшим диаметром среди всех телескопов, отправленных в космос. Наблюдения проводятся в далёком инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах. Космический аппарат обращается по орбите Лиссажу вокруг точки Лагранжа L₂ системы Земля-Солнце. Точка L₂ расположена примерно в 1,5 млн км от Земли. Данная обсерватория исследует первые стадии формирования галактик.

Примечания

1. Recent Interest in Eureka on Ellesmere Island as a Submillimetre Observing Site  (неопр.). Архивировано 23 мая 2016 года.
2. ASIAA sub-mm VLBI Project  (неопр.). Дата обращения: 9 апреля 2017. Архивировано 23 сентября 2015 года.
3. JPL: Herschel Space Observatory: Related Missions  (неопр.). Дата обращения: 7 июля 2020. Архивировано 9 августа 2020 года.
4. Токовинин, 1986.

Ссылки

• Arizona Radio Observatory page on Submillimeter Astronomy Архивная копия от 4 июня 2016 на Wayback Machine
• Atacama Pathfinder Experiment (APEX) Home Page
• Atacama Large Millimeter Array (ALMA) Home Page
• SWAS Home Page
• Herschel Space Observatory
• Токовинин A. A. Орбитальные оптические телескопы. — М.: Знание, 1986. — 64 с. — (Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Космонавтика, астрономия»; № 11).