5

Четыре гиганта

Четыре гиганта


ELT (Чрезвычайно большой телескоп), который будет построен в Чили, станет одним из телескопов, которые навсегда изменят астрономию.

ESO/L. Calçada


Когда телескоп Хукера впервые посмотрел в небо в 1917 году, никто не подозревал, какие чудесные и удивительные открытия за этим последуют. В течение следующего десятилетия астроном Эдвин Хаббл использовал его — для того времени это был самый большой телескоп в мире, диаметром 100 дюймов (2,58-м) — чтобы обнаружить, что галактики существуют и за пределами Млечного Пути, и что Вселенная расширяется.


Телескоп Хукера, благодаря которому Эдвин Хаббл определил расстояние до туманности Андромеды и обнаружил расширение Вселенной, оставался крупнейшим телескопом мира до тех пор, пока в 1948 году на горе Паломар не заработал 200-дюймовый рефлектор Хейла.

История открытий повторилась в 1949 году, когда 200-дюймовый (5 метров) телескоп Хейла впервые сделал снимок ночного неба. В начале 1960-х годов астроном Мартен Шмидт использовал этот прибор для анализа необычных квазиисточников — квазаров. Оказалось, что это сверхмассивные чёрные дыры, которые поглощают окружающее их вещество.


К концу XX века технология продвинулась достаточно далеко, чтобы возвестить эру телескопов диаметром от 8 до 10 метров (от 26 до 33 футов). С помощью 2,4-метрового космического телескопа Хаббла, находящегося вне пределов земной атмосферы, исследователи обнаружили, что расширение Вселенной ускоряется. И опять же, это стало возможным только благодаря увеличенной мощности новейших телескопов.


Теперь астрономы стоят на пороге новой революции телескопов. В течение следующих нескольких лет исследователи ожидают, что три прибора, которые более чем в два раза больше своих ближайших конкурентов, начнут сканировать небо. А четвёртый телескоп, главное зеркало которого будет иметь диаметр «всего лишь» 8 метров, будет использовать передовые технологии для изображения всего ночного неба.


Крупнейший в мире с момента постройки в 1948 году и по 1976 год, когда его превзошёл 6-метровый советский телескоп БТА.


Этот квартет новых инструментов обещает уточнить динамику химической эволюции Вселенной, лучше понять процессы формирования звёзд и планет, углубить знания о структуре нашей Галактики и её ближайших соседей. Но самое главное в том, что эти гиганты, скорее всего, позволят исследователям ответить на вопросы фундаментальной важности, которые сейчас нельзя не только корректно сформулировать, но и даже вообразить.


Размер имеет значение


Астрономы всегда стремятся расширить границы — увидеть более слабые объекты в более подробных деталях. Большой телескоп собирает больше света, и таким образом позволяет глубже видеть космос. Удвойте диаметр главного зеркала, собирающего свет для телескопа, и вы вчетверо увеличите площадь его поверхности, а следовательно, и количество света, которое он получает. Наблюдение, которое когда-то занимало четыре часа, теперь может быть выполнено за один, и это же самое зеркало позволит вам видеть примерно в два раза дальше.


Гигантский Магелланов телескоп обсерватории Лас-Кампанас. Его строительство должно быть завершено примерно через 10 лет. Телескоп представляет собой систему из семи зеркал диаметром 8 метров и будет иметь разрешающую способность в 10 раз выше, чем у телескопа Хаббла.


GMTO Corporation / Mason Media Inc


Но профессиональные астрономы работают не только над изображениями. Чаще всего для получения информации о температуре, скорости, вращении и составе объекта им требуется разложение света, называемое спектром. Действительно, спектр — это единственный способ отличить свет звезды от пылающего газового облака или слабую звезду в окрестностях Млечного Пути от расплывчатой галактики в отдалённом уголке Вселенной. А чтобы получить достаточно света даже для минимального спектрального анализа, требуется примерно в 100 раз больше времени, чем для получения изображения.

С увеличением диаметра телескопа, увеличивается и разрешение. Сделайте зеркало вдвое шире, и оно покажет вдвое больше деталей. А благодаря такому явлению как интерферометрия, можно получить тот же эффект если использовать небольшие по размеру телескопы отдалённые друг от друга на некотором расстояние, и наблюдать объект одновременно с обоих телескопов. (Радиоастрономы, использующие этот метод, получили первое изображение чёрной дыры)


Наземные телескопы сталкиваются с дополнительной проблемой: земная атмосфера. Даже если небо не закрыто облаками, то малейшее дуновение ветра может приводить к тому, что изображение расплывается, а разница температур между воздухом снаружи и внутри купола телескопа может создавать воздушные потоки, которые отрицательно влияют на резкость изображения. Это одна из причин, по которой большие обсерватории часто строят в горах, и это не связано с тем, что астрономы хотят быть ближе к объектам, которые изучают.


Вот тут-то и пригодилась адаптивная оптика. За последние несколько десятилетий астрономы отточили эту технику, которая автоматически компенсирует любые атмосферное искажение и обеспечивает изображения почти столь же резкие, какое зеркало теоретически может произвести. Сердцем адаптивной оптической системы является тонкое, гибкое, управляемое компьютером зеркало. Астрономы целятся на довольно яркую «эталонную» звезду, расположенную близко к объекту, который они хотят изучить. Компьютер анализирует поступающий свет, чтобы измерить, как атмосфера размывает его, а затем сообщает системе управления, как настроить форму зеркала, чтобы исправить изображение в режиме реального времени. Поскольку атмосферная турбулентность постоянно меняется, такие системы могут изменять форму зеркала до 1000 раз в секунду. А если поблизости нет яркой «эталонной» звезды — как это часто бывает — астрономы могут просто направить мощные лазерные лучи в верхние слои атмосферы Земли и создать свой собственный «эталонный» свет.


Изготовление зеркал


Прежде чем воспользоваться преимуществами следующего поколения телескопов, необходимо изготовить детали — а именно, огромные зеркала. Специалисты разработали для этого два проекта.


Каждый из семи сегментов GMT должен быть тщательно обработан в соответствии с точными техническими характеристиками, чтобы обеспечить точные наблюдения. На фото сотрудники лаборатории Ричарда Ф. Кэриса помещают свежий слой стекла в зеркальную форму.


GMTO Corporation


В первом отливается единое монолитное зеркало. Астроном из Аризонского университета Роджер Энджел впервые применил этот метод после проведения эксперимента на заднем дворе в 1980 году.


В 1980 году Роджер Энджел построил на своём заднем дворе самодельную плавильную печь. Он интересовался, пригодно ли боросиликатное стекло, которое часто используют при изготовлении жаропрочной посуды, для производства сотовых конструкций для зеркал телескопов. Энджелу удалось сплавить вместе две чашки для приготовления заварного крема. Он продолжил свои эксперименты, в результате которых отлил 3 двухметровых зеркала из керамических материалов во вращающейся печи.


В 1985 году при финансовой поддержке ВВС США и Национального научного фонда доктор Энджел получил помещение под футбольным стадионом Университета Аризоны. Изначально в лаборатории была установлена достаточно большая печь, чтобы делать зеркала шириной более 3,5 м. К 1997 году учёные изготавливали там 8-метровые зеркала, одно из которых использовалось для Большого бинокулярного телескопа, расположенного в юго-восточной Аризоне.


Для производства 8-метрового зеркала требуется 25 тонн стекла, которое нагревается до температуры 1180⁰С и вращается неделю в печи. Затем в течение 11 недель зеркало, которое по-прежнему вращается, остывает. Потом его извлекают из печи и поливают из шланга, чтобы обнажить стеклянную сотовую структуру, за счёт которой получается прочное и лёгкое зеркало.


Зеркальная лаборатория Ричарда Ф. Кериса


Технический персонал начинает процесс с загрузки кусков стекла в форму печи. Затем они поднимают температуру печи до 1000 градусов по Цельсию и вращают всю сборку со скоростью пять оборотов в минуту. Как только куски расплавляются до консистенции густого мёда, стекло перетекает в чашеобразную или параболическую форму — идеальную для фокусировки входящего света. Зеркала имеют толщину не более трёх сантиметров и сотовую структуру, чтобы удерживать их вес. Затем специалисты шлифуют и полируют поверхность зеркала до нужной формы.


Аризонская лаборатория Ричарда Ф. Кариса Mirror Lab отлила зеркала для многих крупнейших телескопов мира, включая 6,5-метровую обсерваторию MMT и двух 8,4-метровых монстров Большого бинокулярного телескопа.


Кран поднимает один сегмент зеркала из печи в лаборатории Ричарда Ф. Кариса.

GMTO


Второй метод проектирования, разработанный в 1977 году покойным астрономом Джерри Нельсоном из Калифорнийского университета в Санта-Крусе, объединяет множество гексагональных зеркальных сегментов в единую структуру. Хотя сами сегменты не являются огромными, объединение их вместе может привести к телескопу мирового класса. Оба 10-метровых телескопа Кека на Гавайях имеют 36 сегментов, каждый сегмент весит 0,5 тонны и имеет толщину около 8 см. 10,4-метровый Gran Telescopio Canarias на острове Ла-Пальма (Канарские острова) имеет такое же количество шестиугольных сегментов, как и несколько меньшие Кеки.


Обсерватория Кека


Сверхбыстрая съёмка неба


Итак, каковы же будут эти новые инструменты и что они будут делать? Из четырех телескопов нового поколения, готовящихся произвести революцию в астрономии, Большой синоптический обзорный телескоп (LSST) должен быть первым, кто появится на сцене. Что отличает LSST от других — это не его размер, его 8.4-метровое основное зеркало поместилось бы в нескольких современных обсерваториях на горных вершинах, — это его способность получения за один раз изображения с большой площади неба. Этот телескоп позволит снимать участки неба площадью 10 квадратных градусов, что составляет примерно 50 полных Лун, делать около 200 000 фотографий (1,28 петабайта в несжатом виде) в год.


LSST будет расположен на пике Эль-Пеньон горы Серро-Пачон (2682 м) в северной части Чили, рядом с существующими обсерваториями Gemini и Southern Astrophysical Research Telescope.


Проект LSST / NSF/AURA


Не менее важным для успеха LSST является его 3,2-гигапиксельная камера. Самая большая цифровая камера в мире имеет размеры 1,5 на 3 метра и весит около трёх тонн. С её помощью LSST будет делать два последовательных изображения одного участка неба в течение 15 секунд, а затем быстро сравнивать их, чтобы отклонить любое случайное излучение, попадающее в детекторы. Затем прицел переключается на следующую область неба — движение, которое занимает в среднем всего 10 секунд, — и повторяет процесс.

Разрешение камеры LSST будет настолько велико, что можно увидеть мяч для гольфа с расстояния 25 километров.


Грег Стюарт/SLAC National Accelerator Laboratory


Эти характеристики просто поразительны. Они позволят реализовать амбициозную научную программу обсерватории. Эти данные улучшат наши знания о том, как галактики эволюционировали с течением времени, и позволят проверить наши модели тёмной материи и тёмной энергии более глубоко и точно, чем когда-либо. Обсерватория станет прекрасным местом для широкого круга научных исследований — от детальных исследований Солнечной системы до изучения далёких объектов на краю видимой Вселенной.


Стивен Ритц, научный сотрудник проекта камеры LSST


Большой синоптический обзорный телескоп будет делать панорамные снимки неба всего южного полушария в течение 10 лет. По результатам проекта будет составлен астрономический каталог LSST.


Тодд Мейсон./ LSST Corporation


Компьютер будет обрабатывать изображения в течение 60 секунд, в поисках всего, что изменило яркость или положение по сравнению с предыдущими изображениями той же области. Когда он что-то обнаружит, он немедленно отправит сообщение исследователям о своей находке. Астрономы ожидают, что LSST будет предоставлять до 10 миллионов предупреждений за одну ночь — в среднем 278 в секунду во время обычного 10-часового сеанса наблюдений.


Обзорная способность существующих и планируемых крупных оптических телескопов. Источник.


Глубокие обзоры неба являются одним из важнейших направлений современной астрономии. Они позволяют проводить подробное изучение популяции различных астрономических объектов в Солнечной Системе, нашей галактики и всей Вселенной. Часто они приводят к обнаружению представителей совершенно неизвестных классов астрономических объектов.


Как следует из вышеприведенной диаграммы, крупнейшим обзорным телескопом в настоящее время является 8.2-метровый японский телескоп Субару на Гавайских островах. Возможности его камеры HSC дополнительно усиливает тот факт, что вершина Маун Кеа обладает одним из лучших астроклиматов в Северном полушарии. Тем не менее, эта обзорная камера используется лишь эпизодически. Так изучение планирования нынешнего семестра телескопа Субару говорит о том, что камера HSC использовалась в нём 42 ночи из 99 (42% времени). Возможности другой гавайской системы (Pan-starrs) ухудшены тем, что второй 1.8-метровый телескоп системы до сих пор не введен в штатную эксплуатацию, а возможности камеры первого 1.8-метрового телескопа существенно снижены производственным браком. С другой стороны, возможности третьей северной системы (камеры ZTF) существенно ухудшены плохим астроклиматом Калифорнии, а также небольшим размером используемого телескопа (1.2 метра).


Это будет благом для учёных, изучающих такие события как вспышки сверхновых. Усилия LSST должны также помочь в детальной переписи малых объектов Солнечной системы, особенно околоземных астероидов и объектов пояса Койпера. Ожидается, что первый свет на телескопе получат в мае 2021 года, а в октябре 2022 начать полноценное функционирование.


В семь раз больше


Если одно огромное зеркало может дать так много для науки, почему бы не попробовать семь? Именно эта идея лежит в основе GMT (Гигантский Магелланов телескоп), строящегося в Обсерватории Лас-Кампанас в Чили. GMT состоит из семи 8.4-метровых зеркал, расположенных в виде ромашки с одним центральным зеркалом, окруженным шестью «лепестками».


Лаборатория Caris Mirror завершила работу над вторым зеркалом в июле; следующие три уже отлиты и находятся на различных стадиях шлифовки, полировки или тестирования. Ну а тем временем в Лас-Кампанас прошлой весной команда из 40 человек закончила раскопку фундамента для телескопа.


Начало строительства GMT в Обсерватории Лас-Кампанас в Чили.

GMTO Corporation


GMT может помочь нам ответить на многие вопросы. Например, сегодня мы знаем, что в центре практически каждой галактики есть огромная чёрная дыра. Но нам неизвестно, как происходит их формирование: сначала появляется чёрная дыра, и галактика растёт вокруг неё, или сначала формируется галактика, а чёрная дыра возникает потом? Сейчас мы можем видеть только ближайшие и самые массивные среди подобных объектов. Гигантский Магелланов телескоп позволит нам рассмотреть практически любую чёрную дыру в космосе.


Патрик МакКарти, директор GMT


Предполагается, что GMT должен приступить к работе в 2029 году.В совокупности зеркала дадут прибору эффективную апертуру в 24,5 метра, что примерно в 10 раз больше, чем у Хаббла, что даст разрешение в 10 раз лучшее, чем у орбитальной обсерватории. А его расположение на высоте двух с половиной километров над уровнем моря в засушливой пустыне Атакама даст ему превосходную возможность исследовать Вселенную как в видимом так и в ближнем инфракрасном спектре.


На прицеле


Два других гигантских телескопа следующего десятилетия пошли другим путём. И Чрезвычайно большой телескоп (ELT), и Тридцатиметровый телескоп (TMT) будут состоять из сотен шестиугольных сегментов, соединённых вместе. В сборе все эти сегменты будут работать как единое гигантское зеркало, которое будет собирать в десятки миллионов раз больше света, чем человеческий глаз.


ELT

ESO/L. Calçada


Европейский ELT может похвастаться 798 сегментами в своём главном инструменте — каждый размером в полтора метра — что даст зеркалу телескопа апертуру в 39 метров. Немецкая оптическая компания Schott выпустила первый из этих сегментов в начале 2018 года и с тех пор продолжает их выпуск. Подготовка к строительству гигантского телескопа началась в июне 2014 года на горе Серро-Армасонес в Чили. Если всё пойдет по плану, ELT должен увидеть первый свет в 2025 году, примерно в то же время, что и GMT.


Отливка первых сегментов особенно важна, так как позволяет инженерам фирмы SCHOTT всесторонне оценить и оптимизировать процесс изготовления зеркал.


SCHOTT/ESO


Как следует из названия, 492 сегмента ТМТ дадут первичному зеркалу телескопа апертуру в 30 метров. Японские партнёры проекта производят зеркала, которые примерно такого же размера, как и на ELT, в то время как группы из той же Японии, Китая, Индии и Соединенных Штатов будут полировать, вырезать и монтировать их. TMT присоединится к своим «кузенам» Кека на вершине Мауна-Кеа на высоте четырёх километров. Это расположение даст TMT доступ к небу Северного полушария, чего лишены остальные гиганты расположенные в Чили.


Но это расположение имеет один серьёзный недостаток. Мауна-Кеа является священным местом для коренных гавайцев, и строительство телескопа вызвало многочисленные протесты. В итоге в октябре 2018 года Верховный суд Гавайев разрешил сооружение данного объекта. Корпус ТМТ — в котором разместится сам телескоп и связанная с ним электроника, уже готов и ожидает отправки на остров из Канады.


В ожидании новых открытий


С их беспрецедентной разрешением GMT, ELT и TMT составят группу оптических супертелескопов нового поколения, у которых долго не будет конкурентов. Астрономы предполагают, что эта триада прольёт свет на целый ряд проблем. Одной их приоритетных задач будет поиск похожих на Землю планет на орбитах вокруг ближайших звёзд. Ещё более захватывающей будет новая способность исследовать эти миры.


Большинство экзопланет находятся слишком близко к своим звёздам, что мешает наблюдениям. Но с помощью GMT и других больших телескопов мы сможем отслеживать погоду и изучать химию планетарных атмосфер.


Пэт Маккарти, вице-президент GMT


Тридцатиметровый телескоп позволит астрономам лучше рассмотреть Вселенную.

Международная обсерватория ТМТ


Эти гигантские телескопы должны ответить на серьёзные вопросы о структуре Вселенной.

«Мы сможем взглянуть на раннюю Вселенную, на галактики возрастом всего 100 — 500 миллионов лет.» — говорит Пэт Маккарти. Это будет первым звеном для нашего понимания о процессе эволюции галактик, и их связи со сверхмассивными чёрными дырами в их центрах. Телескопы должны пролить свет на то, как Млечный Путь вырос, поглотив ближайшие карликовые галактики, и решить загадку того, что появилось первым: галактики или их чёрные дыры.

Мы знаем, что в космосе есть масса похожих на Землю планет, но пока не можем их детально рассмотреть. Нам удалось подсчитать количество тёмной энергии во Вселенной, однако мы не понимаем, чем она является. Новые телескопы предоставят жизненно важные новые данные, которые помогут решить эти загадки.

Сравнение главных зеркал некоторых телескопов.

Источник https://astronomy.com/news/2020/10/four-new-giant-telescopes...

Остров невезения?

https://thealphacentauri.net/47490-ostrov-nevezeniya/
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Четыре гиганта Космос, Телескоп, Длиннопост
Лучшие посты за сегодня
8650

Чуйка

5764

Первое свидание

4787

Этому городу нужен герой

Этому городу нужен герой США, Готэм, Картинка с текстом
Показать полностью 1
4462

Зачем?

Зачем?
4456

Достали

Достали
4194

Мне крышка

Мне крышка
3661

Ответ на пост «Нам тут расизм не нужен» 

Ответ на пост «Нам тут расизм не нужен» Белые люди, Арабы, Работорговля, Офис, Мемы, Ответ на пост
Показать полностью 1
3426

Медики Башкирии готовят забастовку

Медики Башкирии готовят забастовку Политика, Башкортостан, Врачи, Медики, Профсоюз, Скорая помощь, Видео, Длиннопост
Забастовки и медицина — понятия несовместимые. Мы – врачи, медики всегда на фронте и передовой, мы жизнь спасаем, а бастовать — это как дезертировать. В медицину никогда не шли за деньгами, шли по убеждениям. Врач может работать в любой профессии, но врачом может быть только врач…
Медики Башкирии готовят забастовку Политика, Башкортостан, Врачи, Медики, Профсоюз, Скорая помощь, Видео, Длиннопост
Показать полностью 2 1
3393

Завидущая

Завидущая
3383

Ответ на пост «Как же отлично работать водителем трамвая и на скорости еб@шить долбо@бов» 

3378

Назовите город, который изменил вашу жизнь

Назовите город, который изменил вашу жизнь Юмор, Коронавирус, Twitter, Скриншот, Комментарии
3195

Впервые слышит...

3182

На случай, если вы хотели пробить кружку

3143

Посёлок городского типа. Ну, типа

Посёлок городского типа. Ну, типа
3138

Спасибо...

Спасибо... Стирка, Комментарии на Пикабу, Комментарии, Скриншот
3125

Гениально))) Как я его понимаю)))

2767

Юрист на конференции с феминистками

2619

Что такое любовь

Что такое любовь Девушки, Саша Грей, Порноактеры и порноактрисы, Футболка
Показать полностью 1
2474

Сыграла на опережение

Сыграла на опережение
2468

Джек-пот

Джек-пот Юмор, Мемы, Ужин, Картинка с текстом
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: