Почти двести лет назад, в 1800 году, английский астроном Уильям Гершель решил проверить: одинаково ли греют лучи разных участков солнечного спектра. Пропустив через призму луч, он положил на каждой полоске цвета по термометру. Любопытство подтолкнуло его положить еще один термометр - за пределами спектральной полосы со стороны красного цвета. С удивлением Гершель обнаружил, что этот термометр тоже нагрелся. Ученый сделал вывод: есть еще и невидимые лучи. Он назвал их инфракрасными, то есть "закрасными".
Теперь мы знаем, что это излучение занимает очень большой участок электромагнитного спектра, находится между областью видимого света и участком радиоволн. Если видимый свет укладывается в отрезок между 4 микронами (фиолетовый) и 7,4 микрона (темно-красный), то инфракрасный участок - это от 8 до 1000 микрон.
Применение инфракрасного излучения в астрономии началось с того, что с его помощью провели точные измерения температуры поверхности и атмосферы планет Солнечной системы. Выяснилось, что температура поверхности Меркурия около 500оС, не намного прохладнее и на Венере - от 300 до 400оС. На крупных планетах царит жестокий холод: на Юпитере - минус 140оС, на Сатурне - минус 160оС. Иное положение на Марсе, там температура колеблется от плюс 20оС летним днем до минус 125оС зимней ночью.
Инфракрасные наблюдения планет-гигантов показали, какова структура их атмосфер, обнаружили лед на лунах. Помогли открыть их собственное излучение, а не от нагрева солнечными лучами, то есть собственное тепло планет от внутренних источников энергии.
Когда астрономы увидели в инфракрасных лучах звездное небо, перед ними раскрылась совершенно новая картина Вселенной. На небосводе почти исчезли яркие голубые и сильно поблекли белые звезды. Не стало привычных созвездий: Большой Медведицы, Кассиопеи и других. Неузнаваемо изменилось созвездие Ориона. Но яркие красные звезды-гиганты - Бетельгейзе, Антарес, Арктур выглядят почти как обычно, к тому же появились новые, ранее невидимые звезды - тусклые темно-красные. Это те, которые пока еще не "загорелись" в полную силу от тепла, выделяемого ядерными реакциями. Инфракрасные лучи они испускают за счет энергии, возникшей от сжатия газа и пыли под действием гравитации. Это еще не звезды, а протозвезды.
Самым сенсационным открытием инфракрасной астрономии стала вода, совсем недавно обнаруженная в космосе в больших количествах. Она присутствует в газопылевых туманностях, в звездах (распавшись на атомы - кислорода и водорода), в умирающих звездах (в них атомы кислорода и водорода вновь соединяются), в глыбах кометного льда и, наконец, на многих планетах и их спутниках.
Трудно представить себе, сколь ничтожно малая часть энергии доходит до инфракрасного приемника на Земле от какой-нибудь звезды, расположенной от нас на расстоянии в тысячи, а то и в миллионы световых лет. Ведь звезда - это не узконаправленный, нацеленный прожектор, ее энергия распыляется во всем объеме Вселенной. Чтобы получить фотоизображение очень далекого космического объекта, ставят большую выдержку - десятки минут или даже несколько часов. Но тут есть и другие проблемы, которые длительностью выдержки решить нельзя.
Вспомните, в нашей статье "Вселенная в холодных лучах" (см. "Наука и жизнь" № 2, 1999 г.) говорилось о том, что первый инфракрасный телескоп-спутник "IRAS" заснял газопылевое облако, имеющее температуру 90 кельвинов. И это поразительно, потому что обычно сам телескоп-спутник и окружающая его космическая среда теплее, чем то далекое облако, снимок которого был получен. А в таких случаях инфракрасное излучение деталей приемной аппаратуры, корпуса спутника должно "забивать" предельно слабые сигналы от небесных тел, которые астрономы хотят уловить. Для того чтобы "погасить" это местное излучение, аппаратуру космического телескопа охлаждают до минус 271,4оС жидким гелием, запасенным на Земле. И вот тогда никаких помех для сигналов из самых отдаленных мест Вселенной не возникает.
Руководитель этих работ Жан-Люн Пуже считает, что открытое с помощью спутника-обсерватории "ISO" новое "население" Вселенной - это лишь вершина айсберга, и рассчитывает обнаружить еще больше источников инфракрасного излучения новыми, сверхчувствительными приборами. Европейское космическое агентство уже планирует запуск следующей космической обсерватории - преемницы "ISO".
***
В статье "Вселенная в холодных лучах" (см. "Наука и жизнь" № 2, 1999 г.) мы рассказали о сенсационных результатах исследования космоса с помощью инфракрасного спутника-обсерватории "ISO". Его название расшифровывается так: инфракрасная космическая обсерватория. Спутник был запущен Европейским космическим агентством в 1995 году, а в нынешнем году его работа заканчивается. Когда готовился материал для нашего февральского номера, в редакции не было хороших снимков "ISO", и мы обратились в Европейское космическое агентство с просьбой выслать нам несколько снимков, полученных обсерваторией "ISO". Агентство любезно откликнулось на просьбу и прислало фотографии, полученные "ISO", и подписи к ним. Редакция журнала выражает Агентству благодарность за присланные материалы.
