Meillä ihmisillä on kyltymätön nälkä ymmärtää maailmankaikkeutta. Kuten Carl Sagan sanoi, "ymmärtäminen on ekstaasia." Mutta ymmärtääksemme maailmankaikkeuden, tarvitsemme parempia ja parempia tapoja tarkkailla sitä. Ja se tarkoittaa yhtä: isot, valtavat, valtavat kaukoputket.
Tässä sarjassa tarkastellaan kuutta maailman superteleskooppista:
- Giant Magellanin kaukoputki
- Ylivoimaisesti suuri kaukoputki
- 30 metrin kaukoputki
- Eurooppalainen erittäin suuri kaukoputki
- Suuri Synoptic Survey-teleskooppi
- James Webbin avaruusteleskooppi
- Laajakenttäinen infrapunakaukoputki
Giant Magellan-teleskooppi (GMT) rakennetaan Chilessä Las Campanasin observatoriossa, joka on GMT: n edeltäjien Magellan-teleskooppien koti. Chilen Atacama-alue on erinomainen sijainti teleskoopeille erinomaisten näkymäolosuhteidensa vuoksi. Se on korkealla autiomaassa, joten siellä on erittäin kuiva ja viileä, vähän valoa pilaavaa.
GMT: tä rakentavat Yhdysvallat, Australia, Etelä-Korea ja Brasilia. Laitoksen rakentaminen aloitettiin vuonna 2015, ja ensimmäisen valon pitäisi olla vuoden 2020 alkupuolella.
Segmenttipeilit ovat tekniikan huippua, kun kyse on super-kaukoputkeista, ja GMT on rakennettu tämän tekniikan ympärille.
GMT: n pääpeili koostuu 7 erillisestä peilistä: yksi keskuspeili, jota ympäröi 6 muuta peiliä. Yhdessä ne muodostavat optisen pinnan, jonka halkaisija on 24,5 metriä (80 jalkaa). Tämä tarkoittaa, että GMT: n kokonaisvalonkeruupinta-ala on 368 neliömetriä eli melkein 4000 neliömetriä. GMT ylittää Hubble-avaruusteleskoopin saavuttamalla 10-kertainen erotuskyky.
Rakennettavien yksittäisten peilien koko on rajoitettu, ja GMT: n 8,4 metrin peilit ovat rakennusmenetelmien rajoissa. Siksi segmentoidut järjestelmät ovat käytössä GMT: ssä ja muissa superteleskoopeissa, joita suunnitellaan ja rakennetaan ympäri maailmaa.
Nämä peilit ovat nykyaikaisia tekniikan tehtäviä. Jokaisen valmistetaan 20 tonnia lasia, ja rakentaminen vie vuosia. Ensimmäinen peili valettiin vuonna 2005, ja sitä kiillotettiin vielä 6 vuotta myöhemmin. Itse asiassa peilit ovat niin massiivisia, että niiden tarvitsee 6 kuukauden jäähtyä, kun ne tulevat valuun.
Ne eivät ole vain tasaisia, yksinkertaisia peilejä. Niitä kuvataan perunalastuina sen sijaan, että olisivat tasaisia. Ne ovat asfäärisiä eli peilien kasvot ovat jyrkästi kaarevat. Peilillä on oltava täsmälleen sama kaarevuus voidakseen toimia yhdessä, mikä vaatii kärjessä tapahtuvaa valmistusta. Peilien paraboloidinen muoto on hiottava yli 25 nanometrin tarkkuudella. Se on noin 1/25 itse valon aallonpituudesta!
Itse asiassa, jos ottaisit yhden GMT: n peileistä ja levittäisit sen itärannikolta Yhdysvaltojen länsirannikolle, peilin korkeimman vuoren korkeus olisi vain puoli tuumaa.
Suunnitelmana on, että Giant Magellan -teleskooppi aloittaa toiminnan vain neljällä sen peilillä. GMT: ssä on myös ylimääräinen peili, joka rakennetaan vain tilanteita varten.
GMT: n peilien rakentaminen vaati täysin uusia testausmenetelmiä ja -laitteita näiden vaativien tarkkuuksien saavuttamiseksi. Koko tehtävä kuului Arizonan yliopiston Richard F. Caris Mirror Labille.
Mutta GMT on enemmän kuin pelkkä ensisijainen peili. Siinä on myös toissijainen peili, joka on myös segmentoitu. Jokaisen toissijaisen peilin segmentistä on toimittava yhdenmukaisesti ensisijaisen peilin vastaavan segmentin kanssa, ja etäisyys toissijaisesta peilistä ensisijaiseen peiliin on mitattava yhdessä osassa 500 miljoonasta. Tämä edellyttää teleskoopin rungon teräsrakenteen vaativaa suunnittelua.
GMT: n takana oleva tekniikka on erittäin vaativaa, mutta mikäli se on toiminnassa, mikä auttaa meitä oppimaan maailmankaikkeudesta?
"Uskon, että todella jännittävistä asioista tulee asioita, joista meillä ei vielä ole." -DR. Robert Kirshner
GMT auttaa meitä torjumaan monia mysteerejä maailmankaikkeudessa, kuten tohtori Robert Kirshner, Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksesta, selittää tässä videossa.
GMT: n tieteelliset tavoitteet on hyvin asetettu, eikä yllätyksiä ole oikeastaan. GMT: n tavoitteena on lisätä ymmärrystämme kaikista maailmankaikkeuden perustekijöistä:
- Tähtien, planeettojen ja levyjen muodostuminen
- Ekstrasolaariset planeettajärjestelmät
- Tähtien populaatiot ja kemiallinen kehitys
- Galaksien kokoonpano ja kehitys
- Perusfysiikka
- Ensimmäinen valo ja reionisointi
GMT kerää enemmän valoa kuin mikään muu meillä oleva teleskooppi, minkä vuoksi sen kehitystä seurataan niin innokkaasti. Se on ensimmäinen laajuus, jolla suoraan kuvataan ekstrasolaarisia planeettoja, mikä on erittäin jännittävä. GMT: n avulla voimme ehkä nähdä planeettojen värit ja ehkä jopa sääjärjestelmät.
Olemme tottuneet näkemään kuvia Jupiterin myrskyvyöhykkeistä ja sääilmiöistä muilla aurinkokunnan planeetoillamme, mutta kyky nähdä jotain sellaista auringon ulkopuolisilla planeetoilla on hämmästyttävää. Se on jotain, josta jopa satunnainen avaruuteen kiinnostunut ihminen on välittömästi kiehtonut. Se on kuin tieteiskirjallisuus herää elämään.
Tietenkin, meillä on silti kaukana kaikista tapahtumista. Koska ensimmäistä valoa ei odoteta vasta vuoden 2020 alkupuolella, meidän on oltava erittäin kärsivällisiä.
