Dlaczego długości fal krótsze niż światło widzialne są pomijane przez nowe teleskopy?

Poniższy schemat, który ukradłem z tego postu przez @ HDE226868, pokazuje, że rozdzielczość kątowa w funkcji długości fali nagle spada o trzy rzędy wielkości od widzialnego do światła UV. Rozdzielczość długości fal krótsza niż wykrywana przez interferometr Very Large Telescope lub European Extremely Large Telescope w bliskim promieniowaniu UV nagle zmniejsza się do tysiąca.

Wynika to oczywiście z właściwości ziemskiej atmosfery. Ale główne teleskopy kosmiczne, takie jak JWST i WFIRST, wypełnią lukę dalekiej podczerwieni. Dlaczego nie planuje się tak ambitnych teleskopów kosmicznych na promieniowanie UV i krótsze fale? (Czy też nagłe odcięcie na tym schemacie wprowadza w błąd?)

Czy to dlatego, że jest trudniejsze, nawet z obserwatoriów kosmicznych, czy może dlatego, że rozdzielczość kątowa promieniowania UV i krótszych długości fal ma mniejszą wartość naukową?

Tam są pewne problemy do rozwiązania technologiczne z wprowadzeniem jakiegokolwiek dużego teleskopu w przestrzeni - przestrzeń teleskop jest wymagane w przedziale długości fal UV. Nie można zoptymalizować takiego instrumentu do pracy zarówno na długościach fal UV, jak i IR, z powodu problemów takich jak chłodzenie, powłoki lustrzane i tym podobne. Prosty limit rozdzielczości kątowej teleskopu to$\lambda/D$, więc na pierwszy rzut oka, aby uzyskać rozdzielczość równoważną teleskopowi optycznemu, teleskop UV może być mniejszy. Jednak trzeba też mieć optykę, która jest dobra dla niewielkiej części długości fali, o wiele lepszej niż widzialna / IR. Przy jeszcze krótszych długościach fali konwencjonalna „optyka” nie działa, ponieważ fotony są absorbowane, a ty przechodzisz do technologii wypasania teleskopów rentgenowskich, co jest zupełnie inną grą i znacznie trudniej jest osiągnąć określoną rozdzielczość kątową.

Biorąc to wszystko pod uwagę, w latach 80. / 90. zgadywałbym, że podjęto decyzję o zakresie długości fal, który ma zostać pokryty przez następcę HST (tj. JWST kosztem około 10 miliardów USD). Prawdziwy powód, dla którego nie ma ważnego następcy UV do HST lub IUE jest gotowy, aby przejść teraz, po prostu uważa się, że najważniejsze priorytety naukowe są osiągalne przy falach bliskiej i średniej podczerwieni. Są to: obserwowanie wszechświata o wysokim przesunięciu ku czerwieni (zasadniczo nie wykrywa się światła UV z galaktyk powyżej przesunięcia ku czerwieni 3), obserwowanie formowania się gwiazd i planet (głównie w zapylonym otoczeniu, w którym światło UV nie może się wyłonić, a dyski protoplanetarne emitują głównie przy długościach fal IR) i nauka egzoplanetarna (planety są chłodniejsze niż gwiazdy i emitują głównie w podczerwieni).

Tak więc, nie sądzę, aby istniały jakieś technologiczne przystawki do dużego teleskopu UV (przynajmniej odpowiednik JWST), po prostu sprowadza się to do priorytetów naukowych.

Masz rację, że gwałtowny spadek wynika po prostu z tego, że bardzo mało planowanych dużych teleskopów działa w zakresie UV, podczas gdy znaczna liczba jest planowana w zakresie podczerwieni. Jak wspomniałem w mojej odpowiedzi, powiązane z CHARA i EELT , dwa z najlepiej zaplanowanych projektów w podczerwieni / widzialnych, będą korzystać z nowej technologii optyki adaptacyjnej, dzięki czemu będą znacznie lepsze niż poprzednie teleskopy - nawet jeśli są naziemne.

$\mu$

Jeśli realizowany jest ATLAST lub podobny projekt, rozdzielczość kątowa przy długości fali UV może być rzędu 0,1 sekundy łukowej lub, miejmy nadzieję, niższej. To by pasowało, a następnie pokonało Hubble'a. Jednak według wczesnych szacunków koszt wersji 8-metrowej wyniósł 4,5 miliarda dolarów, a Hubble i inne teleskopy kosmiczne zostały w znacznym stopniu dotknięte nieprzewidzianymi wzrostami kosztów. Potrzebne mogą być mniejsze kroki, zanim będziemy mogli dotrzeć do 8 metrów, a na pewno zanim dotrzemy gdzieś w pobliżu 16. To zajmie trochę czasu, prawdopodobnie za dziesięć lat lub dłużej.

Bibliografia

• Listonosz i góra
• Thronson i in. (2015)
• Postman i in. (2010)