Űrtávcsövek
Molnár László – MTA CSFK CSI
Minek? ●
γ
Földi légkört kikerülni
Röntgen
UV
IR
Optikai ablak
(szub)mm mikro
UHF VHF HF MF
Rádió ablak
Minek? ●
Földi légkört kikerülni
●
Légkör hatásai ●
Elnyelés: sok hullámhosszon teljes
●
Közeli infravörösben sávos (H2O, O2, stb) (I) J H K
M
L
Minek? ●
Földi légkört kikerülni
●
Légkör hatásai ●
Elnyelés: sok hullámhosszon teljes
●
Közeli infravörösben sávos (H2O, O2, stb)
●
Airglow, szórt fény: háttér
●
Légköri turbulencia: seeing, szcintilláció
Szcintilláció
Regulus
Mars
Hogyan? ●
Első javaslat: Lyman Spitzer, 1946 ●
●
Szuborbitális repülések ●
●
●
(Évtizedek múlva: HST) Nap (1949), Sco X-1 (1962) detektálása
1957 – Szputnyik 1968 – OAO-2 (Orbiting Astronomical Observatory) – első űrtávcső – UV műszerek
OAO-3 (Copernicus) ● 1972-81 ● UV, röntgen ● Lassú pulzárok felfedezése ●
Apollo-16: Charlie Duke és a Far Ultraviolet Camera
Típusok ●
Hullámhossz-tartomány
●
Cél – általános, Nap, CMB...
●
Pálya/helyzet – föld-, napkörüli pálya ●
●
L1: Nap, L2: főleg IR távcsövek
Megfigyelési mód ●
●
Obszervatórium: pályázható idő, objektum Felmérés: meghatározott cél, pl. teljes égbolt feltérképezése
Gamma távcsövek ●
1961 – Explorer-11: gamma háttér (<100 foton)
●
Vela katonai műholdak ●
●
●
GRB-k detektálása – 1967, 1973
NASA: HEAO program, Compton (CGRO), Fermi, Swift ESA: INTEGRAL, SZU: Granat
Fermi (GLAST)
Gamma távcsövek ●
Nem fókuszálható – képalkotás másképp
●
Kódolt maszk (pl. INTEGRAL) ●
●
Maszk árnyék(ai)ból invertálva
Compton-effektus (CGRO) Szóródás elektronon
Szórt foton
Gamma távcsövek ●
Nem fókuszálható – képalkotás másképp
●
Kódolt maszk (pl. INTEGRAL) ●
Maszk árnyék(ai)ból invertálva
●
Compton-effektus (CGRO)
●
e--e+ párkeltés (Fermi, CGRO)
Gamma távcsövek ●
●
Gammakitörések ●
Hosszú: kollapszár/hipernova
●
Rövid: összeolvadó neutroncsillagok
Tejút SMBH körüli gamma-lebenyek
Röntgen ●
1950-60: szuborbitális repülések
●
1970: Uhuru – első r.műhold ●
●
●
●
Első égbolt-felmérés, röntgenkettősök (Cyg X-1, etc.)
HEAO program (Einstein), EXOSAT, ROSAT, Rossi XTE, Granat, BeppoSAX Chandra, XMM-Newton, NuSTAR, Swift, Suzaku, (Spektr-RG/SRG) Etc...
Röntgen
Chandra (NASA) 0,1-10 keV
NuSTAR (NASA) 5-80 keV
XMM-Newton (ESA) 0,2-20 keV
Spektr-RG / SRG (Roszkozmosz-MPE, 2014)
Röntgendetektorok ●
Proporcionális számláló, szcintilláció detektor, kódolt maszk ●
●
Főként a korai eszközökben
CCD – röntgen fókuszálható(...) ●
Egyedi fotonok detektálhatóak
RXTE (NASA)
Röntgentávcsövek ●
●
Röntgen fókuszálható – de csak súrlódó beesés (1-2°) esetén! Wolter-féle távcsövek – ellipszis+hiperbola
Röntgentávcsövek ●
●
Röntgen fókuszálható – de csak súrlódó beesés (1-2°) esetén! Wolter-féle távcsövek – ellipszis+hiperbola
Röntgentávcsövek ●
●
●
Röntgen fókuszálható – de csak súrlódó beesés (1-2°) esetén! Wolter-féle távcsövek – ellipszis+hiperbola – ellipszis+parabola
Röntgentávcsövek
ROSAT Chandra
NuSTAR
Röntgencsillagászat ●
●
●
Röntgen = forró, millió Kelvines anyag Akkréciós korongok, jetek, forró gáz (intersztelláris, intergalaktikus), csillagkorona, röntgenkettősök Mágneses tér nyomjelzője is lehet
Tejút központja
Andromeda-galaxis
Ultraibolya ●
OAO sorozat
●
IUE – International Ultraviolet Exporer ●
1978-96 – hatalmas siker
●
2 spektrográf és 2x2 tv-kamera
●
FUSE, EUVE – távoli UV
●
HST – főleg UV spektroszkópia
●
GALEX - Galaxy Evolution Explorer ●
2003-2012 NASA, 2012- Caltech
Ultraibolya
IUE – ESA/NASA
GALEX- NASA
HST – NASA/ESA
Ultraibolya ●
Óriáscsillagok, forró csillagszél
●
Csillagkeletkezés, starburst
●
Kvazárok, Seyfert-galaxisok
●
Bolygó-aurorák
Látható fény ●
Minek?
●
Légkör kikerülése – HST
●
Ma már adaptív optikával túlléphető
●
Asztrometria – Hipparcos, Gaia
●
Éjszaka-nappal kikerülése ●
Folytonos mérés (idősor)
●
Exobolygók, változócsillagok
●
MOST, CoRoT, Kepler
Hubble Space Telescope ●
Spitzer álma – csak 1990-ben állt pályára
●
2,4 m-es főtükör, számos detektor, többször cserélve
●
Közeli UV-től közeli IR-ig
●
3 Key Projekt
●
Medium Deep Survey
●
●
H meghatározása, extragalaktikus Cefeidákkal – H=72±8 km/s/Mpc Intergalaktikus anyag vizsgálata, kvazár absz. vonalakban
Asztrometria ●
●
Hipparcos (1989-93) ●
120 000 csillag, < 1mas
●
Parallaxis, fotometria
GAIA (2013-) ●
● ●
1 milliárd csillag, 7 μas 10 mag-nál, 200 μas 20 mag-nál Tejút 1%-a 3D mozgás – parallaxis és radiális seb. is
Fotometriai távcsövek ●
MOST (Microvariability and Oscillations of Stars) Kanada, 2003●
●
●
15 cm-es tükör, fényes csillagok asztroszeizmológiája
CoRoT (Convection, Rotation and planetary Transits) – CNES, ESA, 2006●
Exobolygók és asztroszeizmológia
●
27 cm-es tükör
●
24 megerősített bolygó
Kepler – bővebben
Fotometriai távcsövek ●
Pontos fényességmérések, időben folyamatosan
●
WIRE – tönkrement IR távcső ●
5 cm csillagkövető távcső
Fotometriai távcsövek ●
Pontos fényességmérések, időben folyamatosan
●
Kepler – NASA műhold ●
●
●
●
95 cm távcső 150 000+ csillagnál exobolygó-keresés 7000+ csillagnál sztelláris asztrofizika 3.5 + 2+2 év
Az űrtávcső részei
Az űrtávcső részei
Látómező
Látómező
Full-Frame Image
Target pixel maszkok ●
Csak kiválasztott pixeleket töltenek le ●
●
1024 különböző maszk
Szaturált csillagok fényessége is mérhető ●
Plusz töltés átfolyhat a szomszédos pixelekbe
RR Lyrae (V=7.1m)
V1154 Cyg (V=9.1m): standard mask, custom mask, Kepler kép ( háttércsillag is!)
“Végső” produktum ●
●
Nyers és korrigált fénygörbék Negyedéves fordulások, differenciális aberráció, fűtési ciklusok, lendkerék deszaturáció, loss of fine pointing, kozmikus sugarak...
Infravörös ●
Légköri elnyelés egyre erősebb
●
Újabb probléma: távcső saját hője
●
●
Közép-infravöröstől kriogenikus kell!
●
Ált. folyékony hélium párologtatása – 2-3 K
Első: IRAS (NASA) – 1983 12, 25, 60, 100 μm ● ●
Galaktikus cirrusz, starburst galaxisok, fiatal csillagok, Vega porkorongja, Tejút középpontja
Infravörös ●
Későbbi felmérések: ISO, Akari, WISE
●
Obszervatóriumok: Spitzer, Herschel ●
Akari (Japán)
Herschel: legnagyobb, 3,5 m-es tükör
ISO (ESA)
Spitzer (NASA) Herschel (ESA)
Kriotechnika Spitzer Árnyékoló
Távcső
Detektorok
Kriosztát Kiszolgáló egység
Herschel
Detektorok ●
Közeli és közép-IR: speciális félvezetők (CCD) ●
Indium-antimon (<5 μm)
●
arzénnal szennyezett szilícium (5-20 μm)
●
●
●
antimonnal szennyezett szilícium (20-50 μm) gallium-germánium (70-160 μm)
Hosszabb hullámhosszakon már nem működnek
Detektorok ●
Távoli IR – 160-625 μm (Hershel)
●
Bolométer rács (SPIRE)
●
●
Sok kis hőmérő (termisztor)
●
Hő hatására az ellenállása változik
Heterodyne (HIFI) ●
Már nem képet alkot
●
Sok kis spektrum
●
Beérkező jelet egy lokális oszcillátoréval keveri
●
Alacsony-frek. kelet kelt, könnyebb kezelni
●
Kvantum-elektronika - alagút-effektus
Infravörös ●
Nem forró, ill. hideg források – K-M csillagok, barna törpék, YSO-k (csillagkeletkezés), üstökösök, kisbolygók, porkorongok, exobolygók
●
Átlátunk a poron, ill. látjuk a hősugárzását
●
Nagy z-nél optikai tartományból eltolódnak IR-be
Félúton ●
NIR elnyelés a légkör alsó részén ●
Magas hegyek, vagy repülőgép
●
Kuiper Airborne Observatory – 1974-95
●
SOFIA – 2010-
Mikrohullám ●
Kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás
●
COBE (COsmic Background Explorer) – 1989-93
●
CMB anizotrópia, kis szögfelbontással
●
CMB hőmérsékleti sugárzás kimérése ●
Univerzum legpontosabb Planck-görbéje!
Mikrohullám ●
Kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás
●
COBE (COsmic Background Explorer) – 1989-93
●
CMB anizotrópia, kis szögfelbontással
●
CMB hőmérsékleti sugárzás kimérése ●
Univerzum legpontosabb Planck-görbéje!
Mikrohullám ●
WMAP (Wilkinson Microwave Anisotrophy Probe)
●
2001-09
●
Anizotrópia ~5 x 10-5 K
●
Polarizációt is mérte
●
Planck (ESA) 2009 -
●
Jobb felbontás, érzékenység
●
Első kozmológiai eredmények 2013-ban
1978
2006
2010
Rádió ●
Minek?...
●
Felbontás ~ λ/D
●
●
Rádióhoz nagy bázisvonal kell
●
NAAAGY!
VLBI ●
Földméretű detektor
Rádió ●
Minek?...
●
Felbontás ~ λ/D
●
●
Nagy bázisvonal kell
●
NAAAGY!
VLBI ●
●
Földméretű detektor
...űr-VLBI!
űr-VLBI ●
HALCA – Japán
●
1997-2003, 8 m-es antenna, 21 400 km apogeum
●
Szpektr-R (Radioasztron) – Oroszország
●
2011- , 10 m, 10 – 390 000 km
Naptávcsövek ●
Folyamatos monitorozás, látható-UV-röntgen
●
Skylab Apollo Telescope Mount
●
Solar Maximum Mission (1980)
●
Yohkoh (Japán, 1991)
●
SOHO (ESA/NASA) 1995-
●
Hinode, Solar Dynamics Observatory
●
L1, ill Föld körül
●
STEREO – Föld előtt és mögött, 3D
SOHO
SDO
A jövő ●
Elfogadott, ill. készülő projektek
●
James Webb Space Telescope (NASA/ESA/CSA) ●
Hubble utóda, de infravörösben – 6,5 m tükör
●
Első csillagok, reionizáció kora, exobolygók 2018-20
A jövő ●
NASA - JWST elszívja a pénzt...
●
Két kisebb program: ●
●
●
IRIS – Interface Region Imaging Spectrograph (Nap, 2013) TESS – exobolygók a közeli csillagok körül teljes égboltot lefedve
WFIRST – Wide-Field IR Survey Telescope ●
●
Nagyméretű, IR felmérő távcső Hubble-méretű, tartalék távcsövek kémműholdakból?
A jövő ●
ESA
●
Gaia (2013) - asztrometria
●
Cheops (2017) - exobolygó karakterizálás
●
Euclid (2019) – kozmológia
●
●
optikai és IR fotometria, IR spektroszkópia
●
Sötét anyag eloszlása, sötét energia
ESA M3 misszió (2024-25) ●
Plato, EChO (exobolygók), LOFT (nagylátószögű röntgen)
A jövő ●
JAXA (Japán) ●
●
Astro-H/NeXT (2014) röntgen
Oroszország ●
Szpektr-RG/SRG – Németo.
●
Röntgen felmérés (2014)
●
Szpektr-UF/WSO-UV – Spanyolo.
●
2016-18, 1,7 m távcső ●
●
HST kapacitás UV-ben(?)
Gamma-400, naptávcső...
