В инфракрасном свете

Инфракрасная астрономия зародилась еще в начале прошлого века, когда Вильям Гершель стал наблюдать Солнце сквозь различно окрашенные темные стекла. Иногда он чувствовал тепло, хотя стекло почти не пропускало видимого глазом излучения. В другом эксперименте Гершель измерил с помощью термометра с зачерненным ртутным шариком распределение температуры вдоль спектра. Его поразило то, что за красной границей спектра, там, где глаз не видел никаких лучей, температура оставалась достаточно высокой. Так было открыто невидимое инфракрасное излучение.

Сын Вильяма Гершеля, также знаменитый астроном, Джон Гершель в 1840 г. впервые получил инфракрасную фотографию Солнца. Приемником излучения послужила бумага, пропитанная спиртом с примесью сажи. Инфракрасные лучи выпарили спирт, а на бумаге осталось не очень, правда, четкое изображение Солнца.

В середине прошлого века известный ирландский астроном лорд Росс измерял инфракрасное излучение Луны с помощью термоэлемента. Представим себе термопару - спай двух металлов (например, сурьмы и висмута). При нагревании спая возникает ток, который фиксируется чувствительным гальванометром. Несколько параллельно соединенных термопар образуют термоэлемент. С его помощью лорд Росс и принял тепловое излучение Луны.

В 1880 г. был изобретен болометр- тонкая зачерненная сажей проволока, включенная в электрическую цепь. При нагревании ее сопротивление увеличивалось, при охлаждении уменьшалось. Таким образом, болометр мог использоваться в качестве приемника инфракрасного излучения. Как термопара, так и болометр постепенно совершенствовались, долгое время (вплоть до второй мировой войны) оставаясь главными инструментами инфракрасной астрономии.

Во время войны вошел в практику элемент Голея. Главная его часть - газ, находящийся в замкнутом объеме. При нагревании давление газа растет, что вызывает искривление специального зеркала; это искривление фиксируется высокоточными приборами на особой шкале.

Все описанные приборы относятся o к типу тепловых. Гораздо чувствительнее их (в десятки раз!) фотонные приемники инфракрасного излучения, в которых используется явление фотоэффекта. Главный из них - ЭОП (электронно-оптический преобразователь) (рис. 47). Излучение от светила принимается на специальный фотокатод, из которого инфракрасные лучи выбивают электроны. Вылетевшие электроны попадают на люминесцирующий экран, который инфракрасное излучение превращает в видимое.

Рис. 47. Схема электронно-оптического преобразователя

Современный ЭОП имеет разнообразную, нередко весьма сложную конструкцию, но принцип действия прибора остается неизменным: инфракрасное изображение за счет фотоэффекта порождает "электронное", а оно - видимое.

Инфракрасная астрономия открыла много новых явлений, незаметных в видимых лучах спектра. Это утверждение относится не только к телам Солнечной системы, но в особенности к миру звезд.

Ещё в 1848 г. советские астрономы В. Б. Никонов, А. А. Калиняк и В. И. Красовский сфотографировали в инфракрасных лучах центральную область нашей Галактики. Глазом она не видна, так как скрыта от нас темными облаками космической пыли и газа. На снимках, сделанных с помощью ЭОП, различимо громадное скопление звезд, которое, не будь пыли, причудливым светилом могло бы наблюдаться в созвездии Стрельца. Поперечник его в 30 раз превышал бы видимый диаметр Луны. Земные предметы, освещенные зеленовато-желтым светом галактического ядра, отбрасывали бы заметные тени.

На небе зарегистрировано около 20 000 источников инфракрасного излучения, из которых только 600 отождествлены с объектами, видимыми глазом.

С 1983 г. с американо-англоголландского спутника "ИРАС" было обнаружено, что окрестности ряда звезд (в том числе Веги и Фомальгаута) интенсивно излучают инфракрасные лучи. Это можно объяснить лишь тем, что окрестности таких звезд окружены пылевыми облаками, поперечники которых сравнимы с диаметром Солнечной системы. Не исключено, что открыты молодые планетные системы, еще только формирующиеся из газово-пылевых облаков. Предполагается, что после обработки данных, полученных "ИРАС", число открытых инфракрасных космических источников разной природы превысит 200 000.

Вблизи геометрического центра Галактики найден точечный инфракрасный объект, излучающий энергию в 300 000 раз большую, чем Солнце. Природа его остается пока загадочной, как и многих других инфракрасных космических объектов.

Изучение Вселенной в инфракрасном свете по существу только начинается.