Perché le lunghezze d'onda più corte della luce visibile sono trascurate dai nuovi telescopi?

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Il diagramma seguente, che ho rubato da questo post di @ HDE226868, mostra che la risoluzione angolare in funzione della lunghezza d'onda diminuisce improvvisamente di tre ordini di grandezza da visibile a luce UV. La risoluzione delle lunghezze d'onda più brevi di quanto rilevano l'interferometro del telescopio molto grande o il telescopio estremamente grande europeo, nel vicino UV, si interrompe improvvisamente a un fattore di mille.

Ciò è ovviamente dovuto alle proprietà dell'atmosfera terrestre. Ma i principali telescopi spaziali come il JWST e il WFIRST riempiranno il vuoto infrarosso lontano. Perché non ci sono telescopi spaziali ambiziosi progettati per UV e lunghezze d'onda più corte? (O l'improvvisa interruzione in quel diagramma è fuorviante?)

È perché è più difficile, anche dagli osservatori nello spazio, o perché la risoluzione angolare dei raggi UV e delle lunghezze d'onda più corte ha un valore scientifico inferiore?

— LocalFluff
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Ci sono alcuni problemi tecnologici da risolvere mettendo qualsiasi grande telescopio nello spazio - ed è necessario un telescopio spaziale alle lunghezze d'onda UV. Non è possibile ottimizzare un tale strumento per lavorare a lunghezze d'onda sia UV che IR a causa di problemi come il raffreddamento, i rivestimenti a specchio e simili. Il limite di risoluzione angolare semplice di un telescopio è $\lambda/D$ , quindi, per ottenere una risoluzione equivalente a un telescopio ottico, un telescopio UV può essere più piccolo. Tuttavia, devi anche avere un'ottica che è buona per una piccola frazione di lunghezza d'onda, molto meglio del visibile / IR. A lunghezze d'onda ancora più brevi, allora le "ottiche" convenzionali non funzionano perché i fotoni vengono assorbiti e si passa alle tecnologie di incidenza radente dei telescopi a raggi X, che è un gioco completamente diverso e molto più difficile da ottenere una determinata risoluzione angolare.

Alla luce di tutto ciò, negli anni '80 / '90 immagino che sia stata presa una decisione sulla gamma di lunghezze d'onda che il successore di HST dovrebbe coprire (ovvero JWST ad un costo di circa 10 miliardi di dollari) Il vero motivo per cui nessun importante successore UV a HST o IUE è pronto per partire ora è semplicemente considerato che le priorità scientifiche più importanti sono raggiungibili a lunghezze d'onda vicine e medie IR. Questi sono: osservare l'universo ad alto spostamento verso il rosso (essenzialmente nessuna luce UV viene rilevata dalle galassie oltre uno spostamento verso il rosso di 3), osservare la formazione di stelle e pianeti (principalmente in ambienti polverosi in cui la luce UV non può emergere e i dischi protoplanetari emettono principalmente alle lunghezze d'onda IR) e fare scienza esoplanetaria (i pianeti sono più freddi delle stelle ed emettono principalmente nell'IR).

Quindi, non penso che ci siano ostacoli tecnologici a un grande telescopio UV (almeno l'equivalente di JWST), dipende solo dalle priorità scientifiche.

— Rob Jeffries
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L'interferometria è più dura a lunghezze d'onda più brevi, specialmente nello spazio, è un fattore? E c'è una frontiera dell'interferometria che viene spinta verso i raggi UV dallo sviluppo tecnologico?

— LocalFluff

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@LocalFluff Ci sono alcuni interferometri ottici su piccola scala ma nulla alle lunghezze d'onda UV. Sì, diventa molto più difficile a lunghezze d'onda più brevi perché il problema metrologico diventa molto più difficile.

— Rob Jeffries,

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Hai ragione nel dire che il forte calo è dovuto al fatto che ci sono pochissimi telescopi principali programmati che operano nella gamma UV, mentre ci sono un numero sostanziale pianificato nella gamma a infrarossi. Come ho accennato nella mia risposta a cui hai collegato, CHARA e l' EELT , due dei migliori progetti a infrarossi / visibili pianificati, useranno la nuova tecnologia di ottica adattiva, rendendoli di gran lunga superiori ai precedenti telescopi, anche se sono a terra.

$\mu$

Se si persegue ATLAST o un progetto simile, la risoluzione angolare alle lunghezze d'onda UV potrebbe essere dell'ordine di 0,1 secondi d'arco o, si spera, inferiore. Ciò corrisponderebbe e quindi battere Hubble. Ma le prime stime indicano un costo di 4,5 miliardi di dollari per la versione da 8 m, e Hubble e altri telescopi spaziali sono stati notoriamente danneggiati da aumenti imprevisti dei costi. Potrebbero essere necessari passi più piccoli prima che possiamo arrivare a 8 metri, e sicuramente prima che possiamo arrivare ovunque vicino ai 16. Ci vorrà un po ', probabilmente tra un decennio o più da adesso.

Riferimenti

— HDE 226868
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Ma un telescopio IR ha bisogno di un super raffreddamento ingombrante per poter osservare tutto tranne che se stesso. Suppongo che un telescopio UV non ne avrebbe bisogno tanto. I telescopi spaziali a lunghezza d'onda corta finora hanno avuto aperture piuttosto piccole. Chandra è a circa un metro, giusto? Un telescopio UV delle dimensioni di Hubble non funzionerebbe? (E trovo sorprendente che qualsiasi COSA possa costare 4,5 miliardi di dollari da realizzare. È come in una saga di ciò che i folletti nelle loro caverne chiedono dall'imperatore per creare la sua corona d'oro e diamanti rubati al diavolo. " Specchi specchi nei cieli, dicci cosa nasconde l'oscurità! ")

— LocalFluff

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@LocalFluff Non è più così, soprattutto in orbita con un buon scudo solare. E sia la costruzione che l'allineamento dell'ottica dell'oscilloscopio UV sono molto difficili semplicemente perché la lunghezza d'onda è da 2 a 5 volte più corta rispetto al vicino IR, e le superfici devono essere lisce a una frazione di lambda.

— Carl Witthoft,

@LocalFluff Praticamente quello che ha detto Carl.

— HDE 226868