Obserwatorium Kecka: najbardziej wydajne naukowo teleskopy

Teleskopy Keck I i Keck II w obserwatoriach Mauna Kea o zachodzie słońca na Big Island of Hawaii.

Getty Images / Fotografia Julie Thurston

The W.M. Obserwatorium Kecka a jego dwa dziesięciometrowe teleskopy znajdują się wysoko na szczycie Biała góra wulkaniczna góra na Hawajach. Te bliźniacze teleskopy, czułe na światło optyczne i podczerwone, należą do największych i najbardziej produktywnych instrumentów na świecie. Każdej nocy pozwalają astronomom przyjrzeć się obiektom tak blisko, jak światy naszego Układu Słonecznego i tak odległym, jak niektóre z najwcześniejszych galaktyk w kosmosie.

Szybkie fakty: Obserwatorium Keck

• Obserwatorium Kecka ma dwa dziesięciometrowe lustra, z których każde składa się z 36 sześciokątnych elementów, które działają razem jako jedno lustro. Każde lustro waży 300 ton i jest podtrzymywane przez 270 ton stali.
• Objętość każdej kopuły teleskopu wynosi ponad 700 000 stóp sześciennych. Kopuły są schładzane przez cały dzień i utrzymywane w temperaturach poniżej zera, aby zapobiec zniekształceniu luster pod wpływem ciepła.
• Obserwatorium Kecka było pierwszym dużym obiektem, w którym zastosowano optykę adaptacyjną i laserowe gwiazdy naprowadzające. Obecnie wykorzystuje prawie tuzin instrumentów do obrazowania i badania nieba. Przyszłe instrumenty obejmują wyszukiwarkę planet i kosmiczny maper.

Technologia teleskopów Keck

W.M. Obserwatorium Kecka wykorzystuje najnowocześniejsze instrumenty do obserwacji wszechświata, w tym takie, które pomagają wyodrębniać światło z odległych obiektów. Te spektrografy wraz z kamerami na podczerwień utrzymują Kecka w czołówce badań astronomicznych. W ostatnich latach obserwatorium zainstalowało również systemy optyki adaptacyjnej, które pomagają lusterkom kompensować ruch atmosfery, który może zamazać widok. Systemy te wykorzystują lasery do tworzenia „gwiazd prowadzących” wysoko na niebie.

Laserowa gwiazda prowadząca propagowana z teleskopu Keck II. Jest to wykorzystywane do pomocy w „wyjaśnieniu” widoku teleskopu za pomocą optyki adaptacyjnej. Obserwatorium Kecka

Lasery optyki adaptacyjnej pomagają mierzyć ruchy atmosferyczne, a następnie korygować turbulencje za pomocą odkształcalnego lustra, które zmienia kształt 2000 razy na sekundę. Teleskop Keck II stał się pierwszym dużym teleskopem na świecie, który opracował i zainstalował system AO w 1988 roku, a jako pierwszy wprowadził lasery w 2004 roku. Systemy te zapewniły ogromną poprawę przejrzystości obrazu. Obecnie wiele innych teleskopów również wykorzystuje optykę adaptacyjną do poprawy widzenia.

Lustro Keck 1. Ma 10 metrów średnicy i składa się z 36 segmentów. Obserwatorium W.M. Kecka

Odkrycia i obserwacje Kecka

Ponad 25 procent obserwacji prowadzonych przez amerykańskich astronomów odbywa się w Obserwatorium Kecka, a wiele z nich zbliża się, a nawet przewyższa widok z Kosmiczny Teleskop Hubble'a (który prowadzi obserwacje z wysokości nad ziemską atmosferą).

Obserwatorium Kecka umożliwia widzom badanie obiektów w świetle widzialnym, a następnie poza nim, w podczerwieni. Ten szeroki zakres „przestrzeni” obserwacyjnej jest tym, co sprawia, że ​​Keck jest tak produktywny naukowo. Otwiera przed astronomami królestwo interesujących obiektów, których nie można zaobserwować w świetle widzialnym.

Wśród nich są regiony narodzin gwiazd podobne do znanychMgławica Orionaoraz gorące młode gwiazdy . Nowonarodzone gwiazdy nie tylko świecą w świetle widzialnym, ale także podgrzewają obłoki materii, które uformowały ich „gniazda”. Keck może zajrzeć do gwiezdnego żłobka, aby zobaczyć procesy narodzin gwiazd. Jego teleskopy umożliwiły obserwacje jednej takiej gwiazdy, zwanej Gaia 17bpi, należącej do klasy gorących młodych gwiazd zwanych typami 'FU Orionis'. Badanie pomogło astronomom zebrać więcej informacji o tych nowonarodzonych gwiazdach, które wciąż są ukryte w swoich obłokach narodzin. Ten ma dysk materii, który 'wpada' w gwiazdę z przerwami i zaczyna. To powoduje, że gwiazda co jakiś czas się rozjaśnia, nawet gdy rośnie.

Artystyczna koncepcja wybuchowej młodej gwiazdy, takiej jak ta, którą studiował w Keck. Nadal jest pochowany w chmurze gazu i pyłu, który wiruje wraz z nim. Czasami materia jest kierowana na gwiazdę za pośrednictwem jej pól magnetycznych. To tymczasowo rozjaśnia gwiazdę. IPAC

Na drugim końcu wszechświata teleskopy Kecka były używane do obserwacji niezwykle odległego obłoku gazu, który istniał wkrótce po narodzinach wszechświata, około 13,8 miliarda lat temu. Ta odległa kępa gazu nie jest widoczna gołym okiem, ale astronomowie mogli ją znaleźć za pomocą specjalistycznych instrumentów na teleskopie do obserwacji bardzo odległego kwazara. Jego światło przebijało się przez obłok, a na podstawie danych astronomowie odkryli, że obłok składa się z nieskazitelnego wodoru. Oznacza to, że istniała w czasie, gdy inne gwiazdy jeszcze nie „zanieczyściły” przestrzeni cięższymi pierwiastkami. To spojrzenie na warunki z czasów, gdy wszechświat miał zaledwie 1,5 miliarda lat.

Ta symulacja galaktyk i gazu we wczesnym Wszechświecie pomaga astronomom wykorzystującym Kecka do badania odległych obłoków gazu, które istniały we wczesnym i odległym wszechświecie. Współpraca TNG

Innym pytaniem, na które astronomowie posługujący się Keck chcą odpowiedzieć, jest 'jak powstały pierwsze galaktyki?' Ponieważ te młode galaktyki są bardzo daleko od nas i są częścią odległego wszechświata, ich obserwacja jest trudna. Po pierwsze są bardzo ciemne. Po drugie, ich światło zostało „rozciągnięte” przez ekspansję wszechświata i dla nas pojawia się w podczerwieni. Jednak ich zrozumienie może nam pomóc zobaczyć jak powstała nasza własna Droga Mleczna. Keck może obserwować te odległe wczesne galaktyki za pomocą swoich instrumentów czułych na podczerwień. Między innymi mogą badać światło emitowane przez gorące, młode gwiazdy w tych galaktykach (emitowane w ultrafiolecie), które jest ponownie emitowane przez obłoki gazu otaczające młodą galaktykę. Daje to astronomom pewien wgląd w warunki panujące w tych odległych gwiezdnych miastach w czasie, gdy byli zaledwie niemowlętami, dopiero zaczynającymi rosnąć.

Historia Obserwatorium Keck

Historia obserwatorium sięga początku lat 70-tych. Wtedy astronomowie zaczęli przyglądać się budowie nowej generacji dużych teleskopów naziemnych z największymi lustrami, jakie mogli stworzyć. Jednak szklane lustra mogą być dość ciężkie i ociężałe w ruchu. To, czego chcieli naukowcy i inżynierowie, to te lekkie. Astronomowie z University of California i Lawrence Berkeley Labs pracowali nad nowymi podejściami do tworzenia elastycznych luster. Wymyślili sposób, aby to zrobić, tworząc segmentowe lustra, które można było ustawiać pod kątem i „dostrajać”, aby stworzyć jedno większe lustro. Pierwsze lustro, nazwane Keck I, zaczęło obserwować niebo w maju 1993 roku. Keck II został otwarty w październiku 1996 roku. teleskopy zwierciadlane są w użyciu od tego czasu.

Od czasu obserwacji 'pierwszego światła' oba teleskopy są częścią najnowszej generacji teleskopów, które wykorzystują zaawansowaną technologię do badań astronomicznych. Obecnie obserwatorium jest wykorzystywane nie tylko do obserwacji astronomicznych, ale także do wspierania misji lotów kosmicznych na planety takie jak Merkury, a nadchodzącyKosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Jego zasięg nie ma sobie równych w jakimkolwiek innym obecnie dużym teleskopie na planecie.

W.M. Obserwatorium Keck jest zarządzane przez Kalifornijskie Stowarzyszenie Badań Astronomicznych (CARA), które obejmuje współpracę z Caltech i Uniwersytetem Kalifornijskim. NASA jest również częścią partnerstwa. W.M. Fundacja Kecka zapewniła fundusze na jego budowę.

Źródła

• Galeria zdjęć: Keck. www.astro.ucsc.edu/about/image-galleries/keck/index.html.
• „Wiadomości i wydarzenia z IfA. Pomiar i niepewność, www.ifa.hawaii.edu/.
• Wysoko nad światem tak wysoko. Obserwatorium W.M. Kecka, www.keckobservatory.org/.