Непрерывный прогресс в технологии телескопов и детекторов позволит обсерваториям будущего поколения иметь гораздо большие возможности, чем их предшественники. Технологический прогресс также повышает возможность новых методов наблюдения в дальнем инфракрасном диапазоне с потенциалом для трансформационной науки. В этом разделе мы обсудим два таких метода: интерферометрию и астрономию во временной области.
интерферометрия
Большинство исследований будущих дальних инфракрасных обсерваторий сосредоточены на одноапертурных телескопах. Тем не менее, существует огромный потенциал для интерферометрии в дальнем инфракрасном диапазоне. Интерферометрия в дальнем инфракрасном диапазоне в настоящее время является обычной с земли (как продемонстрировали ALMA, NOEMA и SMA), но едва исследовалась с космических и аэростатных платформ. Однако комбинация доступа к инфракрасному излучению без атмосферного поглощения и угловых разрешений, которые намного превышают таковые для любой установки с одной апертурой, и открывает совершенно новые области исследования.
При использовании наземных интерферометров достигаются очень высокие пространственные разрешения при длинах волн от миллиметра до радиоволны, в то время как телескопы с большой апертурой для текущего и следующего поколений могут достигать высоких пространственных разрешений в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах. Однако в среднем / дальнем инфракрасном диапазоне наилучшие достижимые пространственные разрешения все еще отстают на несколько порядков от достижимых на других длинах волн. Дальняя инфракрасная интерферометрия из космоса исправит это, обеспечивая увеличение пространственного разрешения.
В нашей Солнечной системе интерферометрия дальнего инфракрасного диапазона может непосредственно измерять излучение ледяных тел в поясе Койпера и облаке Оорта. Вокруг других звезд инфракрасная интерферометрия может исследовать планетарные диски, чтобы отобразить пространственное распределение воды, водяного льда, газа и пыли, и найти структуру, вызванную планетами. На другом конце шкалы дальняя инфракрасная интерферометрия может измерять ближнюю / среднюю инфракрасную эмиссию покоя от галактик с высоким красным смещением без компромиссных эффектов пространственной путаницы. Это было признано в долгосрочной дорожной карте НАСА 2010 года по астрофизике, «Выносливые квесты / смелые видения», 188в котором говорилось, что в течение следующих нескольких десятилетий научные цели начнут опережать возможности одноапертурных телескопов. Например, для получения изображений экзо-Земли, определения распределения молекулярного газа в протопланетных дисках и непосредственного наблюдения горизонта событий черной дыры требуются телескопы с одной апертурой диаметром в сотни метров на порядок больше, чем в настоящее время возможно. И наоборот, интерферометрия может обеспечить угловое разрешение, необходимое для этих целей, с гораздо меньшей сложностью.
Дальний инфракрасный интерферометрия также является бесценной технологической платформой. Поскольку некоторые технологии для интерферометрии, такие как точность определения дальности, более просты для более длинных волн, интерферометрия в дальнем инфракрасном диапазоне может помочь включить интерферометры, работающие в других частях электромагнитного спектра (однако технология интерферометра была разработана для проектов за пределами инфракрасного диапазона; примеры включая интерферометр Кека, CHARA, LISA Pathfinder, Искатель земной планеты и несколько десятилетий работы по радиоинтерферометрии). Это также было признано в рамках «Выносливых квестов / смелых видений»: «технические требования для интерферометрии в дальнем инфракрасном диапазоне не столь требовательны, как для более коротких диапазонов длин волн, Таким образом, инфракрасная интерферометрия может снова стать логической отправной точкой, которая обеспечивает полезную тренировочную площадку, обеспечивая при этом важную науку ». Таким образом, интерферометрия в дальнем инфракрасном диапазоне имеет широкую привлекательность за пределами сообщества дальнего инфракрасного диапазона, поскольку она может стать катализатором развития космической интерферометрии в различных диапазонах длин волн.
Продолжение следует...
