Duże kopuły teleskopowe Obserwatorium McDonalda. W lewym górnym rogu kopuła teleskopu Hobby-Eberly'ego znajduje się na górze Fowlkes. Na pierwszym planie kopuła Teleskopu Otto Struve znajduje się po lewej stronie, a Teleskop Harlana J. Smitha po prawej, na szczycie Góry Locke.
(Zdjęcie: © McDonald Observatory)
McDonald Observatory to astronomiczne miejsce z Teksasu, które od ponad 80 lat wnosi znaczący wkład w badania i edukację.
Obserwatorium McDonald, zarządzane przez University of Texas w Austin, ma kilka teleskopów umieszczonych na wysokości 2070 metrów nad poziomem morza na Mount Locke i Mount Fowlkes, część gór Davis w zachodnim Teksasie, około 450 mil (724 mil) kilometrów) na zachód od Austin. McDonald „cieszy się najciemniejszym nocnym niebem każdego profesjonalnego obserwatorium w kontynentalnych Stanach Zjednoczonych”, zgodnie z Informacja prasowa wydane z okazji 80. rocznicy obserwatorium.
McDonald jest domem dla Hobby-Eberly Telescope, jednego z największych na świecie teleskopów optycznych, z lustrem o szerokości 36 stóp (11 metrów).
Centrum dla odwiedzających oferuje dzienne wycieczki po terenie i duże teleskopy, dzienne oglądanie słońca, program zmierzchowy w amfiteatrze na świeżym powietrzu oraz nocne imprezy gwiazd z widokiem przez teleskop.
Obserwatorium znane jest również z codziennego programu StarDate, który działa w ponad 300 stacjach radiowych w całym kraju.
Dar obserwatorium
Regenci Uniwersytetu Teksańskiego byli zaskoczeni, gdy otworzyli testament Williama Johnsona McDonalda, bankiera z Paryża w Teksasie, który zmarł w 1926 roku. Pozostawił większość swojej fortuny uniwersytetowi w celu budowy obserwatorium astronomicznego . Po zakończeniu postępowania sądowego, według Texas State Historical Association, dostępnych było około 850 000 USD (równowartość dziś 11 milionów USD).
„Mówi się, że McDonald uważał, że obserwatorium poprawiłoby prognozowanie pogody, a tym samym pomogło rolnikom zaplanować pracę” - powiedział związek.
Były jednak dwa główne wyzwania, zanim życzenie McDonalda stało się rzeczywistością. Po pierwsze, pieniądze wystarczały na budowę obserwatorium, ale nie wystarczyły na jego prowadzenie, więc uniwersytet musiałby zdobyć więcej funduszy. Po drugie, w tym czasie na uniwersytecie w Teksasie nie było astronomów, więc musiał zatrudnić zespół ekspertów kosmicznych.
Na szczęście uniwersytet w Chicago miał astronomów, którzy szukali innego teleskopu do użycia oprócz załamującego teleskopu uniwersytetu w Obserwatorium Yerkes. Tak więc prezydenci obu uniwersytetów zawarli umowę: University of Texas zbuduje nowe obserwatorium, a University of Chicago zapewni ekspertów do jego obsługi.
Teleskopy w Obserwatorium McDonalda
Pierwszy duży teleskop McDonalda - później nazwany Teleskopem Otto Struve po pierwszym dyrektorze obserwatorium - został ukończony w 1939 roku i jest nadal używany. Główne lustro ma szerokość 2,08 cala. Jednym z głównych celów teleskopu Struve była analiza dokładnych kolorów światła pochodzącego z gwiazd i innych ciał niebieskich, aby określić ich skład chemiczny, temperaturę i inne właściwości. Aby to zrobić, teleskop zaprojektowano tak, aby wysyłał światło przez szereg luster do spektrografu - instrumentu, który rozdziela światło na kolory składowe - w innym pomieszczeniu. Wymagało to zamontowania teleskopu na dziwnie wyglądającym układzie osi i przeciwwag, zaprojektowanym i zbudowanym przez firmę Warner & Swasey. „Dzięki ciężkiemu stalowemu mocowaniu i czarnej, półotwartej ramie Struve jest nie tylko instrumentem naukowym, ale jest dziełem sztuki” Strona internetowa obserwatorium mówi.
Teleskop Struve pomógł astronomom zebrać pierwsze dowody atmosfery na księżycu Saturna, Tytanie. Gerard Kuiper w asyście Struve'a znalazł wskazówki podczas badania największych księżyców naszego Układu Słonecznego w 1944 roku. Kuiper opublikował swoje badanie spektroskopowe w Astrophysical Journal.
W 1956 roku na żądanie McDonald's University dodano teleskop refleksyjny z 36-calowym lustrem (0,9 m). Mieszczący się w kopule wykonanej z lokalnie wydobywanej skały i resztek metalu z kopuły Struve Telescope, przyrząd ten został zaprojektowany przede wszystkim do pomiaru zmian jasności gwiazd. Jest on obecnie przestarzały w przypadku profesjonalnych badań, ale jest regularnie wykorzystywany podczas specjalnych noce dla publiczności.
Teleskop Harlana J. Smitha z głównym lustrem o średnicy 2,7 m (107 cali) został zbudowany przez NASA do badania innych planet w ramach przygotowań do misji kosmicznych. Był trzecim co do wielkości teleskopem na świecie, kiedy zobaczył pierwsze światło w 1968 roku.
W latach 1969–1985 teleskop Smitha był także używany do kierowania światła laserowego na specjalne odbijające lustra pozostawione na Księżycu przez astronautów Apollo. Pomiar czasu potrzebnego na powrót światła odbitego na Ziemię umożliwia astronomom zmierzenie odległości Księżyca z dokładnością do 1,2 cala (3 centymetry). Pomiary te z kolei przyczyniają się do naszego zrozumienia prędkości obrotowej Ziemi, składu księżyca, długoterminowych zmian na orbicie księżyca oraz samego zachowania grawitacji, w tym niewielkich efektów przewidywanych przez ogólną teorię względności Alberta Einsteina.
Podczas budowy teleskopu Smitha wycięto okrągły otwór w środku głównego zwierciadła kwarcowego, aby przepuszczać światło do instrumentów z tyłu teleskopu. Wycinany dysk kwarcowy został przekształcony w nowe lustro o średnicy 0,8 m (30 cali) dla innego teleskopu. Instrument ten, zbudowany w 1970 roku i znany po prostu jako 0,8-metrowy teleskop, ma tę zaletę, że ma wyjątkowo szerokie pole widzenia.
Największy teleskop McDonalda
Dzisiaj gigantem w McDonald jest teleskop Hobby-Eberly'ego (HET), na sąsiedniej górze Fowlkes, prawie milę (1,3 km) od gromady oryginalnych kopuł na górze Locke. HET to wspólny projekt University of Texas w Austin, Pennsylvania State University oraz dwóch niemieckich uniwersytetów: Ludwig-Maximilians-Universität München i Georg-August-Universität Göttingen.
Dedykowany w 1997 roku HET stanowi uderzający kontrast technologiczny z klasycznym instrumentem Struve. Główne lustro HET to nie jeden kawałek szkła lub kwarcu, ale układ 91 indywidualnie sterowanych sześciokątnych segmentów, tworzących obszar odbijający podobny do plastra pszczelego o szerokości 36 stóp (11 m). Wieża w kształcie grzyba obok głównej kopuły zawiera lasery skierowane na segmenty lustrzane w celu przetestowania i dostosowania ich ustawienia.
Inną niezwykłą cechą HET jest to, że teleskop może obracać się, aby wskazywać dowolny kierunek kompasu, ale nie może przechylać się w górę lub w dół, aby wskazywać na różnych wysokościach na niebie. Zamiast tego główne lustro jest obsługiwane pod stałym kątem wskazującym 55 stopni nad horyzontem. Precyzyjnie kontrolowane wsparcie śledzenia przesuwa instrumenty zbierające światło w różne miejsca nad głównym lustrem, co powoduje celowanie w nieco inne części nieba. Ta unikalna, uproszczona konstrukcja pozwoliła zbudować HET za ułamek ceny konwencjonalnego teleskopu tej wielkości, a jednocześnie umożliwił dostęp do 70% nieba widocznego z jego lokalizacji.
HET został zaprojektowany przede wszystkim do spektroskopii, która jest kluczową metodą w obecnych obszarach badań, takich jak pomiar ruchów obiektów kosmicznych, określanie odległości do galaktyk i odkrywanie historii wszechświata od Wielkiego Wybuchu.
Mieszkalne planety i ciemna energia
W 2017 r. HET był poświęcony po aktualizacji o wartości 40 milionów USD. System śledzenia został zastąpiony nową jednostką, która wykorzystuje więcej głównego lustra i ma szersze pole widzenia. I stworzono nowe instrumenty wykrywające.
Jednym z nowych instrumentów jest Habitable Zone Planet Finder (HPF), zbudowany we współpracy z National Institute of Standards and Technology. HPF jest zoptymalizowany do badania światła podczerwonego od pobliskich, chłodnych czerwonych karłów, zgodnie z ogłoszenie z obserwatorium. Gwiazdy te mają długi czas życia i mogą zapewnić stałą energię planetom krążącym wokół nich. HPF pozwala na precyzyjne pomiary prędkości radialnej gwiazdy, mierzonej subtelną zmianą koloru widm gwiazdy, gdy jest ona ciągnięta przez orbitującą planetę, co jest krytyczną informacją w odkrywaniu i potwierdzaniu nowych planet.
Kolejną granicą jest eksperyment Hight-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX). HETDEX, jako pierwszy duży eksperyment szukający tajemniczej siły pchającej ekspansję wszechświata, powie nam, co stanowi prawie trzy czwarte całej materii i energia we wszechświecie. Powie nam, czy prawa grawitacji są prawidłowe, i ujawni nowe szczegóły na temat Wielkiego Wybuchu, w którym wszechświat się urodził, „ HETZręczność strona projektu mówi.
Kluczowym elementem technologii poszukiwania ciemnej energii są spektrografy z widoczną repliką integralnego pola (VIRUS), zestaw 156 spektrografów zamontowanych wzdłuż teleskopu i odbierających światło za pośrednictwem 35 000 włókien optycznych pochodzących z teleskopu. Dzięki pakietowi identycznych instrumentów współdzielących teleskop, HET może obserwować kilkaset galaktyk naraz, mierząc, jak na ich światło wpływają ich własne ruchy i ekspansja wszechświata.
HETDEX spędzi około trzech lat obserwując co najmniej 1 milion galaktyk, aby stworzyć dużą mapę pokazującą tempo ekspansji wszechświata w różnych okresach czasu. Wszelkie zmiany w szybkości wzrostu wszechświata mogą powodować różnice w ciemnej energii.
Utrzymywanie nieba w ciemności
W 2019 r. Obserwatorium McDonald otrzymał grant od Apache Corp., firmy zajmującej się poszukiwaniem i wydobyciem ropy i gazu, w celu promowania świadomości wartości ciemnego nieba jako zasobu naturalnego i pomocy w badaniach astronomicznych. W ramach podarunku sfinansowane zostaną programy edukacyjne, wydarzenia informacyjne i nowa wystawa w centrum dla odwiedzających obserwatorium. Według obserwatorium ogłoszenieApache służył jako model dla innych firm w zachodnim Teksasie, dostosowując i osłaniając światła w miejscach wiercenia i powiązanych obiektach.
Dodatkowe zasoby:
- Patrz na to wprowadzenie wideo do obserwatorium McDonalda.
- Śledź wszystkie najnowsze wiadomości i zdjęcia z Obserwatorium McDonalda na stronie organizacji Strona na Facebooku.
- Dowiedz się więcej o Obserwatorium Program StarDate Radio.
Ten artykuł został zaktualizowany 15 listopada 2019 r. Przez Steve Fentress, współpracownika Space.com.
