Инфракрасная астрономическая обсерватория IRAS и её наследие

Введение

Инфракрасная космическая обсерватория
космический телескоп

Инфракрасный астрономический спутник (Dutch: Infrarood Astronomische Satelliet) (IRAS) был первым космическим телескопом, осуществившим обзор всего ночного неба в инфракрасном диапазоне длин волн. Запущенный 25 января 1983 года, успех IRAS вызвал интерес к миссии 1985 года по созданию инфракрасного телескопа (IRT) на космическом шаттле и планируемому Инфракрасному телескопу шаттла, который впоследствии трансформировался в Космический инфракрасный телескоп, SIRTF, который, в свою очередь, был разработан в Космический телескоп Spitzer, запущенный в 2003 году. Успех первых инфракрасных космических астрономических наблюдений привел к дальнейшим миссиям, таким как Инфракрасная космическая обсерватория (1990-е годы) и прибор NICMOS космического телескопа Хаббла.

Миссия

IRAS была первой обсерваторией, выполнившей обзор всего неба в инфракрасном диапазоне длин волн. Она картографировала 96% неба четыре раза на длинах волн 12, 25, 60 и 100 микрометров, с разрешением от 30 угловых секунд при 12 микрометрах до 2 угловых минут при 100 микрометрах. Она обнаружила около 350 000 источников, многие из которых до сих пор предстоит идентифицировать. Около 75 000 из них, как полагают, являются галактиками, переживающими вспышку звездообразования. Многие другие источники – это нормальные звезды с пылевыми дисками вокруг них, возможно, ранняя стадия формирования планетной системы. К новым открытиям относятся пылевой диск вокруг Веги и первые изображения ядра Млечного Пути. Срок службы IRAS, как и большинства инфракрасных спутников, созданных позднее, был ограничен ее системой охлаждения. Для эффективной работы в инфракрасном диапазоне телескоп необходимо охлаждать до криогенных температур. В случае с IRAS, сверхжидкий гелий поддерживал телескоп при температуре, обеспечивая охлаждение спутника за счет испарения. IRAS стала первым применением сверхжидкостей в космосе. 21 ноября 1983 года, после 10 месяцев работы, запас жидкого гелия на борту иссяк, что привело к повышению температуры телескопа и прекращению дальнейших наблюдений. Космический аппарат продолжает находиться на орбите вокруг Земли. IRAS была разработана для каталогизации неподвижных источников, поэтому она несколько раз сканировала один и тот же участок неба. Джек Медоус возглавил команду в Лестерском университете, включавшую Джона К. Дэвиса и Саймона Ф. Грина, которая искала движущиеся объекты среди отбракованных источников. Это привело к открытию трех астероидов, включая 3200 Фаэтон (астероид группы Аполла и родительское тело метеорного потока Геминиды), шести комет и огромного пылевого следа, связанного с кометой 10P/Tempel. Среди обнаруженных комет были 126P/IRAS, 161P/Hartley–IRAS и комета IRAS–Araki–Alcock (C/1983 H1), которая в 1983 году сблизилась с Землей. Из шести обнаруженных комет IRAS четыре были долгопериодическими, а две – короткопериодическими. Дальнейший анализ показал, что из нескольких неопознанных объектов девять оказались далекими галактиками, а десятый – «межгалактическим волокном». Ни одно из них не было обнаружено как тело Солнечной системы. В ходе своей миссии IRAS (а позднее космический телескоп Spitzer) обнаружила необычные инфракрасные сигнатуры вокруг нескольких звезд. Это привело к тому, что эти системы были исследованы при помощи прибора NICMOS космического телескопа Хаббл в период с 1999 по 2006 год, но ничего не было обнаружено. В 2014 году, используя новые методы обработки изображений на данных Хаббла, исследователи обнаружили планетарные диски вокруг этих звезд. IRAS обнаружила шесть комет из общего числа 22 открытий и повторных открытий комет в том году. Это было значительное количество для того периода, до запуска SOHO в 1995 году, который позволил обнаружить гораздо больше комет в следующем десятилетии (он обнаружил бы 1000 комет за десять лет).

IRAS was the first observatory to perform an all sky survey at infrared wavelengths. It mapped 96% of the sky four times, at 12, 25, 60 and 100 micrometers, with resolutions ranging from 30 arcseconds at 12 micrometers to 2 arcminutes at 100 micrometers. It discovered about 350,000 sources, many of which are still awaiting identification. About 75,000 of those are believed to be starburst galaxies, still enduring their star formation stage. Many other sources are normal stars with disks of dust around them, possibly the early stage of planetary system formation. New discoveries included a dust disk around Vega and the first images of the Milky Way core. IRAS's life, like that of most infrared satellites that followed, was limited by its cooling system. To effectively work in the infrared domain, a telescope must be cooled to cryogenic temperatures. In IRAS's case, of superfluid helium kept the telescope at a temperature of , keeping the satellite cool by evaporation. IRAS was the first use of superfluids in space. The on board supply of liquid helium was depleted after 10 months on 21 November 1983, causing the telescope temperature to rise, preventing further observations. The spacecraft continues to orbit the Earth. IRAS was designed to catalog fixed sources, so it scanned the same region of sky several times. Jack Meadows led a team at Leicester University, including John K. Davies and Simon F. Green, which searched the rejected sources for moving objects. This led to the discovery of three asteroids, including 3200 Phaethon (an Apollo asteroid and the parent body of the Geminid meteor shower), six comets, and a huge dust trail associated with comet 10P/Tempel. The comets included 126P/IRAS, 161P/Hartley–IRAS, and comet IRAS–Araki–Alcock (C/1983 H1), which made a close approach to the Earth in 1983. Out of the six comets IRAS found, four were long period and two were short period comets. Further analysis revealed that, of several unidentified objects, nine were distant galaxies and the tenth was "intergalactic cirrus". None were found to be Solar System bodies. During its mission, IRAS (and later the Spitzer Space Telescope) detected odd infrared signatures around several stars. This led to the systems being targeted by the Hubble Space Telescope's NICMOS instrument between 1999 and 2006, but nothing was detected. In 2014, using new image processing techniques on the Hubble data, researchers discovered planetary disks around these stars. IRAS discovered six comets, out of total of 22 discoveries and recoveries of all comets that year. This was a lot for this period, before the launch of SOHO in 1995, which would allow the discovery of many more comets in the next decade (it would detect 1000 comets in ten years).

Открытия астероидов

4 IRAS, как ожидалось, пролетел бы на расстоянии всего 12 метров от эксперимента ВВС США по стабилизации гравитационным градиентом (GGSE 4) 1967 года – еще одного спутника, оставшегося на орбите без сведения. Скорость сближения составляла 14,7 километра в секунду, при этом оцениваемый риск столкновения составлял 5%. Дополнительные осложнения возникли из-за того, что GGSE 4 был оснащен 18-метровым стабилизирующим выступом, ориентация которого была неизвестна, и он мог задеть спутник, даже если основной корпус аппарата избежал столкновения. Первоначальные наблюдения астрономов-любителей указывали на то, что оба спутника пережили сближение, а калифорнийская организация LeoLabs, занимающаяся отслеживанием космического мусора, позже подтвердила, что не зафиксировала появления новых отслеживаемых обломков после этого инцидента.