Как сказал Карл Саган: «Понимание - это экстази». Но чтобы понять Вселенную, нам нужны все лучшие и лучшие способы ее наблюдения. И это означает одно: большие, огромные, огромные телескопы.
В этой серии мы рассмотрим шесть строящихся супер телескопов:
- Гигантский Магелланов Телескоп
- Большой телескоп
- 30-метровый телескоп
- Европейский чрезвычайно большой телескоп
- Большой синоптический обзорный телескоп
- Космический телескоп Джеймса Вебба
- Широкополосный инфракрасный телескоп
Тридцатиметровый телескоп (TMT) строится международной группой стран и учреждений, как и многие супер-телескопы. Фактически, они гордятся тем, что указывают на то, что международный консорциум, стоящий за TMT, представляет почти половину населения мира; Китай, Индия, США, Япония и Канада. Проекту необходимо столько партнеров, чтобы покрыть расходы; примерно 1,5 миллиарда долларов.
Сердцем любого из супер телескопов мира является главное зеркало, и TMT ничем не отличается. Основное зеркало для TMT, очевидно, 30 метров в диаметре. Это сегментированный дизайн, состоящий из 492 зеркал меньшего размера, каждое из которых имеет 1,4-метровый шестиугольник.
Способность TMT собирать свет будет в 10 раз больше, чем у телескопа Кека, и более чем в 144 раза больше, чем у космического телескопа Хаббла.
Но TMT - это больше, чем просто «легкое ведро». Он также превосходит другие возможности, которые определяют эффективность супер-телескопа. Одним из них является то, что называется пространственным разрешением с ограниченной дифракцией (DLSR).
Когда телескоп направлен на удаленные объекты, которые появляются близко друг к другу, свет от обоих может рассеяться достаточно, чтобы два объекта выглядели как один. Ограниченное дифракционным пространственным разрешением означает, что когда сфера наблюдает звезду или другой объект, ни один из источников света от этого объекта не рассеивается дефектами в телескопе. TMT будет легче различать объекты, которые находятся близко друг к другу. Когда дело доходит до DLSR, TMT будет превышать Keck в 3 раза и превышать Hubble в 10 раз на некоторых длинах волн.
Решающее значение для функции больших сегментированных зеркал, таких как TMT, имеет активная оптика. Управляя формой и положением каждого сегмента, активная оптика позволяет первичному зеркалу компенсировать изменения ветра, температуры или механические нагрузки на телескоп. Без активной оптики и ее родственной технологии адаптивной оптики, которая компенсирует атмосферные помехи, любой телескоп длиной более 8 метров не будет функционировать должным образом.
TMT будет работать в ближней ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях. Он будет меньше европейского чрезвычайно большого телескопа (E-ELT), который будет иметь 39-метровое главное зеркало. E-ELT будет работать в оптическом и инфракрасном диапазонах.
Супер Телескопы мира - это бегемоты. Не только по размеру их зеркал, но и по массе. Движущаяся масса ТМТ составит около 1420 тонн. Быстрое перемещение TMT является частью дизайна TMT, потому что он должен быстро реагировать, когда обнаруживается что-то вроде сверхновой. Подробный научный пример требует от TMT приобретения новой цели в течение 5-10 минут.
Это требует сложной компьютерной системы для координации научных инструментов, зеркал, активной оптики и адаптивной оптики. Это была одна из начальных задач проекта TMT. Это позволит TMT реагировать на преходящие явления, такие как сверхновые, когда их обнаруживают другие телескопы, такие как Большой синоптический обзорный телескоп.
ТМТ исследует большинство важных вопросов в астрономии и космологии сегодня. Вот обзор основных тем, которые TMT рассмотрит:
- Природа темной материи
- Физика экстремальных объектов, таких как нейтронные звезды
- Ранние галактики и космическая реионизация
- Формирование Галактики
- Супер-массивные черные дыры
- Исследование Млечного Пути и близлежащих галактик
- Рождение и ранние жизни звезд и планет
- Наука о временной области: вспышки сверхновых и гамма-лучей
- Exo-планеты
- Наша Солнечная система
Это полный список тем, чтобы быть уверенным. Это оставляет очень мало, и является свидетельством силы и эффективности TMT.
Сырая сила ТМТ не подвергается сомнению. Однажды в действии это продвинет наше понимание Вселенной на многократных фронтах. Но фактическое местонахождение ТМТ все еще может быть под вопросом.
Первоначальным местом для ТМТ была Мауна-Кеа, высотой 4200 метров на Гавайях. Мауна-Кеа - это отличное место, где находятся несколько телескопов, в первую очередь Обсерватория Кека, телескоп Джемини, телескоп Subaru, телескоп Канада-Франция-Гавайи и телескоп Джеймса Клерка Максвелла. Мауна-Кеа также является местом расположения самой западной антенны очень длинной базовой линии.
Спор между некоторыми гавайцами и TMT хорошо документирован в других местах, но основная претензия к TMT состоит в том, что вершина Мауна-Кеа - священная земля, и они хотели бы, чтобы TMT была построена в другом месте.
Организации, стоящие за TMT, все еще хотели бы, чтобы она была построена в Мауна-Кеа, и вокруг спора разворачивается юридический процесс. В ходе этого процесса они определили несколько возможных альтернативных мест для телескопа, в том числе Ла Пальма на Канарских островах. Space Magazine связался с ученым обсерватории TMT Кристофом Дюмасом, доктором философии, по поводу возможного перемещения TMT в другое место.
Доктор Дюма сказал нам, что «Мауна-Кеа остается предпочтительным местом для TMT из-за его превосходных условий наблюдения и из-за синергии с другими объектами-партнерами TMT, уже присутствующими на горе. Его очень высокая высота почти 14 000 футов делает его главным астрономическим местом в северном полушарии. Небо над Мауна-Кеа очень стабильное, что позволяет получать очень четкие изображения. Он также обладает превосходной прозрачностью, низким уровнем освещенности и стабильными холодными температурами, что повышает чувствительность при наблюдениях в инфракрасном диапазоне ».
Предпочтительный вторичный объект в Ла Пальма является домом для более чем 10 других телескопов, но повлияет ли перемещение на Канарские острова на науку, проделанную ТМТ? Доктор Дюмас говорит, что участок на Канарских островах также превосходен, с атмосферными характеристиками, аналогичными Мауна-Кеа, включая стабильность, прозрачность, темноту и долю ясных ночей.
Как объясняет доктор Дюма: «Ла-Пальма находится на более низком возвышении и в среднем теплее, чем Мауна-Кеа. Эти два фактора уменьшат чувствительность TMT на некоторых длинах волн в инфракрасной области спектра ».
Доктор Дюма сказал Space Magazine, что эту пониженную чувствительность в инфракрасном диапазоне можно преодолеть, планируя различные задачи наблюдения. «Эта конкретная проблема может быть частично смягчена путем внедрения адаптивного планирования наблюдений TMT, чтобы согласовать выполнение самых требовательных инфракрасных программ с лучшими атмосферными условиями над Ла-Пальмой».
3 марта завершились 44 дня судебных слушаний по ТМТ. За это время 71 человек свидетельствовал за и против строительства ТМТ на Мауна-Кеа. Те, кто против телескопа, говорят, что это священная земля, и на ней больше не должно быть телескопов. Те, кто выступал за ТМТ, высказались в пользу науки, которую ТМТ предоставит всем, и возможностей образования, которые она предоставит гавайцам.
Хотя строительство было отложено, и люди обратились в суд, чтобы остановить проект, кажется, что TMT определенно будет построен где-то. Финансирование на месте, проектирование завершено, и производство компонентов уже началось. Задержки означают, что первый свет TMT все еще не определен, но как только мы доберемся до него, TMT станет еще одним изменяющим правила игры, как и другие супер телескопы мира.
