مادون قرمز؛ آشکارساز حقایق کیهان

به گزارش خبرنگار ایمنا، اخترشناسی «فروسرخ» شاخه‌ای از علم ستاره‌شناسی و اخترفیزیک است که به بررسی اجرام آسمانی قابل مشاهده با امواج فروسرخ می‌پردازد. طول موج نور مادون قرمز در محدوده ۰.۷۵ تا ۳۰۰ میکرومتر قرار دارد؛ این امواج پایین‌تر از نور مرئی است و به همین دلیل با چشم قابل مشاهده نیست، همچنین به‌دلیل اینکه نور منعکس شده بسیاری از اجسام کیهان در ناحیه فروسرخ قرار دارد، پرداختن به تکنولوژی‌های مرتبط با مادون قرمز از اهمیت بسیاری برخوردار است.

ستاره‌شناسی فروسرخ در سال ۱۸۳۰ و سه دهه پس از کشف پرتو فروسرخ توسط «ویلیام هرشل» آغاز شد. برای بررسی بیشتر اخترشناسی فروسرخ و شناخت طول موج‌های مختلف با محسن منتظری، منجم و ستاره‌شناس گفت‌وگویی انجام داده‌ایم که در ادامه می‌خوانید:

بشر اطلاعات خود از کیهان را چگونه به‌دست می‌آورد؟

بشر تمام اطلاعاتی که تاکنون از کیهان دریافت کرده را مدیون نوری است که از اجسام و ذرات مختلف جهان خارج می‌شود. نور ساطع شده از اجسام مختلف، طی گذشت زمان مسافتی را می‌گذراند تا به زمین برسد سپس این نور توسط آشکارسازها دریافت شده و به واسطه چشم قابل مشاهده است.

طیف نوری چگونه پدید می‌آید؟

نوری که از اجسام مختلف ساطع می‌شود در یک محدوده از طیف نوری قرار گرفته است و برای مشاهده اجسام آسمان توسط تلسکوپ‌های زمینی و فضایی باید ابتدا نور را دریافت کنیم. برخی از امواج نوری در طیف مرئی قرار می‌گیرد که تلسکوپ‌های نوری در این طیف فعالیت می‌کند و هر جسمی که طول موج نور ساطع شده از آن در محدوده طیف مرئی (۳۸۰ تا ۷۵۰ نانومتر) قرار می‌گیرد، توسط چشم مسلح و حتی غیرمسلح قابل مشاهده است.

طول موج و فرکانس نور چگونه مشخص می‌شود؟

معمولاً نوری که از اجسام مشاهده می‌شود ناشی از حرارت است؛ به بیان دیگر اجسامی که حرارت تولید می‌کند مانند ستارگان و ذرات گرد و غبار، معمولاً نور نیز تولید می‌کند که در این صورت اگر حرارت اجسام کم باشد، نور کم‌تری تولید می‌شود و طول موج نور افزایش می‌یابد، اما هنگامی که حرارت جسم بیشتر شود، نور به محدوده مادون قرمز نزدیک می‌شود و هرچه میزان حرارت اجسام افزایش یابد، نور ساطع شده به محدوده‌های بالاتری مانند مادون بنفش، امواج ایکس و گاما هدایت می‌شود.

امواج گاما بیشترین انرژی را دارد؛ البته هنگامی که امواجی مانند گاما از کهکشان‌ها و اجرام دوردست کیهان ساطع می‌شود و به زمین می‌رسد به دلیل طی مسافت زیاد و برخوردی که در فضا و زمان خمیده ممکن است با اجرام دیگر داشته باشد، افت کرده و شاید به امواج مرئی تبدیل شود.

کدام یک از تلسکوپ‌ها در طول موج فروسرخ فعالیت می‌کند؟

تلسکوپ فضایی اسپیتزر و رصدخانه فضایی هرشل از جمله مکان‌ها و ابزارهای رصدی است که در طول موج فروسرخ فعالیت می‌کند.

چرا باید تلسکوپ‌هایی مختص به طول موج فروسرخ ساخته شود؟

باید توجه داشت که طیف نور مرئی محدود است و اگر بخواهیم جرمی مانند ستاره را مورد مطالعه قرار دهیم، بخش بسیاری از آن را امواج گاما تشکیل داده است و ستارگانی که فاصله بسیار دوری از زمین دارد با چشم انسان به رنگ سرخ مشاهده می‌شود و عملاً اگر فاصله آن‌ها بیش از حد باشد از دید انسان خارج می‌شود، به همین دلیل نیاز است که با طیف‌های مختلف کیهان را بررسی کنیم.

درواقع با استفاده از طیف مادون قرمز به راحتی می‌توانیم اجسام مختلف را به کمک تلسکوپ رصد کنیم و حتی کهکشان‌هایی که فاصله بسیاری دارد را نیز می‌توان بررسی کرد که البته هاله اطراف کهکشان‌ها تنها با مادون قرمز مشاهده می‌شود. به طور کلی با استفاده از مادون قرمز کهکشان‌های دورافتاده را نیز می‌توان رصد کرد، اما اگر فاصله آن‌ها بیش از حد باشد تنها به واسطه بازگشت امواج رادیویی می‌توانیم این اجرام را تجزیه و تحلیل کنیم.

به طور کلی اهمیت استفاده از طیف مادون قرمز چیست؟

اهمیت طیف مادون قرمز زمانی مشخص می‌شود که بخواهیم سیاره‌ای فراخورشیدی را بررسی کنیم. اگر بخواهیم اطلاعاتی از ستاره مادر چنین سیاره‌ای کسب کنیم که قاعدتاً باید سایز کوچکی داشته‌باشد باید از طیف مادون قرمز استفاده کنیم، زیرا هنگامی که ستاره فاصله بسیاری با زمین دارد و سایز آن نیز کوچک است، نور مرئی از آن دریافت نخواهیم کرد، اما با استفاده از مادون قرمز می‌توانیم جو ستاره و سیاره فراخورشیدی را نیز بررسی کنیم.

با استفاده از مادون قرمز چه اجرام و پدیده‌هایی قابل بررسی است؟

قسمت‌هایی از ستاره منظومه‌شمسی مانند تاج خورشیدی و قسمت‌های بیرونی سطح خورشید تنها در محدوده مادون قرمز رؤیت می‌شود. برای بررسی ستارگان دوتایی و چندتایی نیز به تلسکوپ‌های مخصوص فروسرخ نیاز داریم، زیرا با استفاده از امواج مرئی به دلیل اینکه برخی از ستارگان فاصله بسیاری با سطح زمین دارد شاید نتوانیم تمام اجرام را بررسی کنیم؛ این مسئله برای بسیاری از سحابی‌ها نیز وجود دارد و برخی از سحابی‌ها مانند کله اسب در طیف مرئی قرار ندارد.

بسیاری از سحابی‌ها نوری زیادی از خود ساطع نمی‌کند و به همین دلیل در طیف مرئی قرار نمی‌گیرد؛ این سحابی‌ها تحت عنوان سحابی تاریک شناخته می‌شود و تنها در طیف فروسرخ قابل بررسی است؛ مثل سحابی کله اسب که هابل با استفاده از آشکارسازهای فروسرخ تصاویر زیبایی از آن منتشر کرد.