My, ludzie, mamy nienasycony głód zrozumienia Wszechświata. Jak powiedział Carl Sagan: „Zrozumienie to ekstaza”. Ale aby zrozumieć Wszechświat, potrzebujemy coraz lepszych sposobów jego obserwacji. A to oznacza jedno: wielkie, ogromne, ogromne teleskopy.
W tej serii przyjrzymy się 6 światowym super teleskopom:
- Olbrzymi Teleskop Magellana
- Przytłaczająco duży teleskop
- Teleskop 30 metrów
- Niezwykle duży europejski teleskop
- Duży synoptyczny teleskop pomiarowy
- Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba
- Szerokopasmowy teleskop pomiarowy w podczerwieni
Giant Magellan Telescope (GMT) powstaje w Chile w Obserwatorium Las Campanas, w którym mieszkają poprzednicy GMT - Teleskopy Magellana. Region Atacama w Chile jest doskonałą lokalizacją dla teleskopów ze względu na jego doskonałe warunki widzenia. Jest to pustynia na dużej wysokości, więc jest tam wyjątkowo sucho i chłodno, z niewielkim zanieczyszczeniem światłem.
GMT budują Stany Zjednoczone, Australia, Korea Południowa i Brazylia. Rozpoczęła budowę obiektu w 2015 roku, a pierwsze światło powinno pojawić się na początku 2020 roku.
Segmentowane zwierciadła są szczytem technologii, jeśli chodzi o super teleskopy, a GMT opiera się na tej technologii.
Główne lustro GMT składa się z 7 oddzielnych lusterek: jedno centralne lustro otoczone przez 6 innych lusterek. Razem tworzą powierzchnię optyczną o średnicy 24,5 metra (80 stóp). Oznacza to, że GMT będzie miał łączną powierzchnię gromadzenia światła wynoszącą 368 metrów kwadratowych, czyli prawie 4000 stóp kwadratowych. GMT przewyższy Kosmiczny Teleskop Hubble'a, posiadając moc rozdzielczą 10 razy większą.
Istnieje limit wielkości pojedynczych luster, które można zbudować, a zwierciadła 8,4 metra w GMT są na granicy metod konstrukcyjnych. Właśnie dlatego w GMT stosuje się segmentowane systemy, a także inne super-teleskopy są projektowane i budowane na całym świecie.
Te lustra są nowoczesnymi osiągnięciami inżynierii. Każdy z nich jest wykonany z 20 ton szkła i zajmuje wiele lat. Pierwsze lustro zostało obsadzone w 2005 roku i nadal było polerowane 6 lat później. W rzeczywistości lustra są tak ogromne, że potrzebują sześciu miesięcy na ostygnięcie po wyjściu z obsady.
To nie są tylko płaskie, proste lustra. Nazywa się je raczej chipsami ziemniaczanymi niż płaskimi. Są asferyczne, co oznacza, że twarze lusterek mają stromo zakrzywione powierzchnie. Lustra muszą mieć dokładnie taką samą krzywiznę, aby wspólnie działać, co wymaga najnowocześniejszej produkcji. Paraboloidalny kształt luster musi być wypolerowany z dokładnością większą niż 25 nanometrów. To około 1/25 długości fali samego światła!
W rzeczywistości, jeśli weźmiesz jedno z lusterek GMT i rozłożysz je ze wschodniego wybrzeża na zachodnie wybrzeże USA, wysokość najwyższej góry na lustrze wyniesie zaledwie 1/2 cala.
Plan polega na tym, aby Giant Magellan Telescope zaczął działać z zaledwie czterema zwierciadłami. W GMT będzie także zbudowane dodatkowe lustro, tylko na wypadek sytuacji awaryjnych.
Konstrukcja lusterek GMT wymagała zupełnie nowych metod testowania i sprzętu, aby osiągnąć te wymagające dokładności. Całe zadanie przypadło Richardowi F. Caris Mirror Lab z University of Arizona.
Ale GMT to coś więcej niż tylko podstawowe lustro. Ma także wtórne lustro, które również jest segmentowane. Każdy z segmentów zwierciadła wtórnego musi współpracować z pasującym segmentem na zwierciadle głównym, a odległość od zwierciadła wtórnego do zwierciadła głównego musi zostać zmierzona w ramach jednej części na 500 milionów. Wymaga to dokładnej inżynierii konstrukcji stalowej korpusu teleskopu.
Inżynieria GMT jest niezwykle wymagająca, ale kiedy już zacznie działać, co pomoże nam dowiedzieć się o Wszechświecie?
„Myślę, że naprawdę ekscytujące będą rzeczy, o których jeszcze nie myśleliśmy”. -Dr. Robert Kirshner
GMT pomoże nam rozwiązać wiele zagadek we Wszechświecie, jak wyjaśnia dr Robert Kirshner z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w tym filmie.
Cele naukowe GMT są dobrze określone i naprawdę nie ma żadnych niespodzianek. Celem GMT jest lepsze zrozumienie niektórych podstawowych aspektów naszego Wszechświata:
- Tworzenie gwiazd, planet i dysków
- Pozasłoneczne układy planetarne
- Populacje gwiazd i ewolucja chemiczna
- Montaż i ewolucja galaktyk
- Podstawowa fizyka
- Pierwsze światło i reionizacja
GMT będzie zbierać więcej światła niż jakikolwiek inny teleskop, który mamy, dlatego jego rozwój jest tak pilnie śledzony. Będzie to pierwszy „zakres” bezpośredniego obrazowania planet pozasłonecznych, co będzie niezwykle ekscytujące. Dzięki GMT możemy zobaczyć kolor planet, a może nawet systemy pogodowe.
Jesteśmy przyzwyczajeni do oglądania zdjęć pasm burzowych Jowisza i zjawisk pogodowych na innych planetach w naszym Układzie Słonecznym, ale możliwość zobaczenia czegoś takiego na planetach pozasłonecznych będzie zdumiewająca. To jest coś, czym nawet przypadkowa osoba zainteresowana przestrzenią natychmiast się zafascynuje. To tak, jakby fantastyka naukowa ożyła.
Oczywiście wciąż jesteśmy daleko od tego. Ponieważ pierwsze światło nie jest spodziewane do początku 2020 roku, musimy być bardzo cierpliwi.
