Spitzeri kosmoseteleskoop – NASA infrapunaobservatoorium, missioon ja ajalugu

Spitzeri kosmoseteleskoop on teleskoop, mille NASA saatis kosmosesse 2003. aastal. Tegemist on neljanda teleskoobiga suurte observatooriumide programmis (Hubble'i kosmoseteleskoop oli esimene). Hubble'i kosmoseteleskoop teeb pilte nähtavast valgusest ja Spitzeri kosmoseteleskoop teeb pilte infrapunasest valgusest. Erinevalt Hubblest tiirleb Spitzer Maa asemel ümber Päikese.

Spitzeri kosmoseteleskoop on nime saanud teadlase Lyman Spitzeri järgi. See pidi kestma 2,5 aastat, kuid tegelikult kestis see kuni 2009. aastani, mil selle jahutusvedeliku varud ammendusid. Mõned teleskoobi osad suudavad töötada ka siis, kui need on soojad ja töötavad endiselt.

Missioon ja orbiit

Spitzer lasti orbiidile 25. augustil 2003 kanderaketiga Delta II. Selle eripäraks on Maa asemel kasutatav nn Maa–järgiv päikesesüsteemi orbiit (earth-trailing heliocentric orbit) — teleskoop liigub ümber Päikese ja aja jooksul Maa tagant maha jäädes kaugenenud asendisse. Selline orbiit vähendab Maa varjutust ja soojust ning parandab infrapuna‑vaatluste stabiilsust, kuna teleskoop saab püsivalt jäätuda ega pea maapealsete soojusmõjudega võitlema.

Tehnika ja instrumendid

Spitzeri peegli läbimõõt on umbes 85 cm. Teleskoop töötas algselt koos vedela heeliumiga jahutussüsteemiga, mis hoidis optikat ja instrumendid väga madalal temperatuuril, võimaldades väga tundlikke infrapuna‑vaatlusi. Spitzeri instrumendid hõlmasid:

IRAC (Infrared Array Camera) — neljal lainepikkusel (3,6; 4,5; 5,8; 8,0 μm) pildistamine;
IRS (Infrared Spectrograph) — infrapunaspektroskoopia ~5–38 μm alal;
MIPS (Multiband Imaging Photometer for Spitzer) — pikemate lainepikkuste (24, 70, 160 μm) kujutised ja mõõtmised.

Kombineeritult katab Spitzer ligikaudu 3–180 μm lainepikkuste vahemikku, mis võimaldab näha külmi ja tolmuga varjatud objekte ning protsesse, mis nähtavas valguses on peidetud.

Tähtsamad saavutused

Spitzer andis hulgaliselt olulist teaduslikku materjali ja jäädvustas mitmeid läbimurdeid:

uuris tähtede ja planeetide tekkimist, protoplanetaarseid kettaid ning tolmupilvi; selle abil leiti ja kaardistati paljusid tolmukettaid ja pöördkettaid;
oli üks esimestest teleskoopidest, mis suutis mõõta eksoplaneetide infrapunaemissiooni (nt sekundaar‑kauglaoked), aidates uurida nende atmosfääre ja temperatuure;
Laiad süva‑väljade uuringud (nt GOODS, SWIRE jt) aitasid määrata varajase universumi galaktikate arengut ja tähtede tekkemäära;
avastas või iseloomustas palju pruunkääbusi (brown dwarfs), kometiteolmuga seoseid ja orgaanilisi ühendeid kosmilises tolmus;
kaardistas meie Linnutee tolmu ja tähetekke piirkondi, kus nähtavas valguses domineerib varjatus;
loi käsitletava ja püsiva andmebaasi, mis on kasutatav ka tänapäeval järgnevate missioonide teadustööde toetuseks.

Külma‑ ja soojafaas ning missiooni lõpp

Spitzeri külmfaas kestis kuni vedela heeliumi ammendumiseni 15. mail 2009. Sel hetkel kaotasid mõned instrumendid oma madala temperatuuri töövõime, kuid IRACi kaks lühimalainekanalit (3,6 ja 4,5 μm) suutsid töötada ka kõrgemal temperatuuril. Seda järgnevat perioodi nimetatakse sageli Spitzeri sooja (warm) etapiks, mis kestis mitu aastat ja võimaldas jätkata olulisi vaatlusi.

Teleskoop jätkas tegevust kuni 30. jaanuarini 2020, mil NASA ametlikult deaktiveeris Spitzeri. Deaktiveerimise põhjuseks oli eelkõige kütuse ammendumine, mis oli vajalik teleskoobi orienteerimise ja maapealse side hoidmiseks. Spitzer jättis maha rikkaliku teadusliku pärandi — teraabaidena andmeid, mis jätkavad kasutamist tulevaste uuringute ja analüüside jaoks.

Spitzeri tähendus

Spitzeri kosmoseteleskoop avas infrapunauniversumi uued vaateväljad: tal õnnestus näidata külmi, tolmuseid ja kaugeid objekte, mida optilised teleskoobid ei näe. Tema andmed on jätkuvalt aluseks paljudele teaduslikele töödele ning on oluliseks sillaks järgmiste infrapuna‑missioonide (nt James Webb Space Telescope jt) jaoks.

Avastused

Spitzeri kosmoseteleskoop suutis näha väga häid detaile. Spitzer oli esimene teleskoop, mis suutis näha ekstrapolaarsete planeetide (planeedid väljaspool Päikesesüsteemi) valgust. See suutis näha ka mõningaid esimesi tähti universumis, mis arvatakse olevat alles 100 miljonit aastat pärast Suurt Pauku.

Spitzeri poolt 2004. aastal tehtud pilt Andromeeda galaktikast (M31).