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 sześciu budowanym 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
Teleskop trzydziestometrowy (TMT) jest budowany przez międzynarodową grupę krajów i instytucji, podobnie jak wiele innych super teleskopów. Z dumą wskazują, że międzynarodowe konsorcjum stojące za TMT reprezentuje prawie połowę światowej populacji; Chiny, Indie, USA, Japonia i Kanada. Projekt potrzebuje wielu partnerów do pokrycia kosztów; około 1,5 miliarda dolarów.
Sercem każdego z super teleskopów na świecie jest główne lustro, a TMT nie jest inaczej. Zwierciadło główne dla TMT ma oczywiście 30 metrów średnicy. Jest to konstrukcja podzielona na segmenty, składająca się z 492 mniejszych luster, z których każde ma sześciokąt 1,4 metra.
Zdolność gromadzenia światła przez TMT będzie 10 razy większa niż w przypadku teleskopu Keck i ponad 144 razy większa niż w przypadku teleskopu kosmicznego Hubble'a.
Ale TMT jest czymś więcej niż ogromnym „lekkim wiadrem”. Wyróżnia się także innymi możliwościami określającymi skuteczność super teleskopu. Jednym z nich jest tak zwana rozdzielczość przestrzenna z ograniczoną dyfrakcją (DLSR).
Kiedy teleskop jest skierowany na odległe obiekty, które pojawiają się blisko siebie, światło obu może rozproszyć się wystarczająco, aby oba obiekty wyglądały jak jeden. Rozdzielczość przestrzenna ograniczona dyfrakcją oznacza, że gdy „obserwator” obserwuje gwiazdę lub inny obiekt, żadne światło z tego obiektu nie jest rozpraszane przez wady teleskopu. TMT łatwiej rozróżnia obiekty, które są blisko siebie. Jeśli chodzi o DLSR, TMT przekroczy Keck trzykrotnie i przekroczy Hubble'a dziesięciokrotnie przy niektórych długościach fal.
Kluczowe dla funkcji dużych, segmentowanych luster, takich jak TMT, jest aktywna optyka. Poprzez kontrolę kształtu i położenia każdego segmentu, aktywna optyka umożliwia zwierciadłu pierwotnemu kompensację zmian wiatru, temperatury lub naprężeń mechanicznych na teleskopie. Bez aktywnej optyki i jej siostrzanej technologii optyki adaptacyjnej, która kompensuje zakłócenia atmosferyczne, żaden teleskop większy niż około 8 metrów nie działałby prawidłowo.
TMT będzie działać w zakresie fal bliskiego ultrafioletu, widzialnych i bliskiej podczerwieni. Będzie mniejszy niż Europejski Ekstremalnie Duży Teleskop (E-ELT), który będzie miał 39-metrowe lustro podstawowe. E-ELT będzie działał w zakresie długości fal optycznych i podczerwonych.
Super Teleskopy na świecie to behemoty. Nie tylko w wielkości ich luster, ale w ich masie. Masa ruchoma TMT wyniesie około 1420 ton. Szybkie przenoszenie TMT jest częścią projektu TMT, ponieważ musi reagować szybko, gdy zostanie zauważona coś takiego jak supernowa. Szczegółowy przypadek naukowy wymaga, aby TMT pozyskał nowy cel w ciągu 5–10 minut.
Wymaga to złożonego systemu komputerowego do koordynowania instrumentów naukowych, luster, aktywnej optyki i optyki adaptacyjnej. Było to jedno z początkowych wyzwań projektu TMT. Umożliwi TMT reagowanie na przejściowe zjawiska, takie jak supernowe, gdy zostaną zauważone przez inne teleskopy, takie jak Large Synoptic Survey Telescope.
TMT zbada większość ważnych pytań w astronomii i kosmologii. Oto przegląd głównych tematów, którymi zajmie się TMT:
- Natura ciemnej materii
- Fizyka ekstremalnych obiektów, takich jak gwiazdy neutronowe
- Wczesne galaktyki i kosmiczna reionizacja
- Formacja galaktyk
- Super-masywne czarne dziury
- Eksploracja Drogi Mlecznej i pobliskich galaktyk
- Narodziny i wczesne życie gwiazd i planet
- Nauka w dziedzinie czasu: wybuchy supernowych i promieni gamma
- Egzo-planety
- Nasz układ Słoneczny
Z pewnością jest to obszerna lista tematów. Pozostawia bardzo mało i jest świadectwem siły i skuteczności TMT.
Surowa moc TMT nie jest kwestionowana. Po uruchomieniu zwiększy nasze zrozumienie Wszechświata na wielu frontach. Ale faktyczna lokalizacja TMT może być nadal kwestionowana.
Pierwotną lokalizacją TMT była Mauna Kea, 4200-metrowy szczyt na Hawajach. Mauna Kea jest doskonałą lokalizacją i jest domem dla kilku teleskopów, w szczególności Obserwatorium Keck, Gemini Telescope, Subaru Telescope, Kanada-Francja-Hawaii Telescope i James Clerk Maxwell Telescope. Mauna Kea jest także miejscem najbardziej wysuniętej na zachód anteny Very Long Baseline Array.
Spór między niektórymi Hawajczykami a TMT został dobrze udokumentowany gdzie indziej, ale podstawową skargą dotyczącą TMT jest to, że szczyt Mauna Kea jest ziemią świętą i chcieliby, aby TMT było budowane gdzie indziej.
Organizacje stojące za TMT nadal chcieliby, aby powstało w Mauna Kea, a wokół sporu toczy się proces prawny. Podczas tego procesu zidentyfikowali kilka możliwych alternatywnych miejsc dla teleskopu, w tym La Palma na Wyspach Kanaryjskich. Space Magazine skontaktował się z naukowcem z Obserwatorium TMT Christophe Dumas, w sprawie możliwej przeniesienia TMT w inne miejsce.
Dr Dumas powiedział nam, że „Mauna Kea pozostaje preferowaną lokalizacją dla TMT ze względu na jego doskonałe warunki obserwacji oraz ze względu na synergię z innymi obiektami partnerskimi TMT już obecnymi na górze. Jego bardzo wysokie wzniesienie, prawie 14 000 stóp, czyni go najważniejszym miejscem astronomicznym na półkuli północnej. Niebo nad Mauna Kea jest bardzo stabilne, co pozwala uzyskać bardzo ostre obrazy. Ma również doskonałą przezroczystość, niskie zanieczyszczenie światłem i stabilne niskie temperatury, co poprawia czułość do obserwacji w podczerwieni. ”
W preferowanym miejscu wtórnym na La Palmie znajduje się ponad 10 innych teleskopów, ale czy przeniesienie na Wyspy Kanaryjskie wpłynęłoby na naukę wykonaną przez TMT? Dr Dumas mówi, że miejsce na Wyspach Kanaryjskich jest również doskonałe, z podobnymi właściwościami atmosferycznymi jak Mauna Kea, w tym stabilnością, przezroczystością, ciemnością i ułamkiem jasnych nocy.
Jak wyjaśnia dr Dumas: „La Palma znajduje się na niższej wysokości i jest średnio cieplejsza niż Mauna Kea. Te dwa czynniki zmniejszają czułość TMT przy niektórych długościach fal w regionie podczerwieni widma. ”
Dr Dumas powiedział Space Magazine, że tę zmniejszoną wrażliwość w podczerwieni można nieco przezwyciężyć, planując różne zadania obserwacyjne. „Ten konkretny problem można częściowo złagodzić poprzez wdrożenie adaptacyjnego planowania obserwacji TMT, aby dopasować wykonanie najbardziej wymagających programów na podczerwień do najlepszych warunków atmosferycznych powyżej La Palmy.”
3 marca zakończono 44 dni rozpraw sądowych w TMT. W tym czasie 71 osób zeznało za i przeciw budowie TMT na Mauna Kea. Przeciwnicy teleskopu twierdzą, że to miejsce jest świętą ziemią i nie powinno być na nim więcej konstrukcji teleskopu. Zwolennicy TMT opowiadali się za nauką, którą TMT zapewni wszystkim, oraz możliwościami edukacyjnymi, które zapewnią Hawajczykom.
Chociaż budowa została opóźniona, a ludzie poszli na sąd, aby zatrzymać projekt, wydaje się, że TMT na pewno zostanie zbudowane - gdzieś. Finansowanie jest na miejscu, projekt jest finalizowany, a produkcja komponentów jest w toku. Opóźnienia oznaczają, że pierwsze światło TMT jest nadal niepewne, ale kiedy tam dotrzemy, TMT będzie kolejną zmianą, podobnie jak inne super teleskopy na świecie.
