Di Paul Ogilvie | Aggiornato il 30 agosto 2022
I telescopi a infrarossi funzionano secondo gli stessi principi ottici dei loro omologhi a luce visibile:un sistema di lenti o specchi concentra la radiazione in arrivo su una serie di rilevatori. Questi array sono generalmente realizzati in tellururo di mercurio-cadmio (HgCdTe), una lega superconduttrice che offre un'elevata sensibilità nelle bande del vicino e medio infrarosso. Poiché il calore ambientale può sopraffare il debole segnale cosmico, i rilevatori devono essere raffreddati a temperature criogeniche, spesso con azoto liquido o elio, portandoli vicino allo zero assoluto. Ad esempio, il telescopio spaziale Spitzer, lanciato nel 2003 come il più grande osservatorio a infrarossi dell'epoca, manteneva le sue ottiche a -273°C e operava in un'orbita eliocentrica che trascina la Terra per evitare interferenze termiche terrestri.
Il vapore acqueo nell’atmosfera terrestre assorbe la maggior parte dei fotoni infrarossi extraterrestri, quindi i telescopi terrestri efficaci sono posizionati in siti alti e asciutti. L'Osservatorio Mauna Kea alle Hawaii si trova a 4205 m e offre un cielo limpido e arido per il lavoro a infrarossi. La turbolenza atmosferica è ulteriormente mitigata dalle piattaforme aeree:il Kuiper Airborne Observatory (KAO) ha volato dal 1974 al 1995, fornendo una breve finestra sopra l'atmosfera per gli studi a infrarossi. Eliminando completamente gli effetti atmosferici, le missioni spaziali rappresentano il gold standard. Il satellite astronomico a infrarossi (IRAS), lanciato nel 1983, ha ampliato il catalogo conosciuto di circa il 70% e ha gettato le basi per i successivi telescopi spaziali a infrarossi.
I rilevatori a infrarossi possono rivelare corpi celesti che sono troppo freddi – o quindi troppo deboli – per essere rilevati nella luce visibile, come gli esopianeti, le nane brune e alcune nebulose. Inoltre, poiché le lunghezze d’onda dell’infrarosso sono più lunghe dei fotoni visibili, possono penetrare il gas e la polvere interstellari che disperdono o assorbono lunghezze d’onda più corte. Questa capacità consente agli astronomi di scrutare regioni fortemente oscurate, compreso il rigonfiamento centrale della Via Lattea, e di mappare i complessi di formazione stellare invisibili ai telescopi ottici.
La continua espansione dell’universo allunga la luce proveniente da oggetti distanti verso lunghezze d’onda maggiori, un processo noto come spostamento verso il rosso. Di conseguenza, i fotoni emessi nel visibile miliardi di anni fa arrivano sulla Terra spostati nell’infrarosso. Gli osservatori a infrarossi agiscono quindi come macchine del tempo, catturando la radiazione che ha avuto origine durante l'infanzia dell'universo e fornendo una finestra diretta sulle sue epoche più antiche.
