Som Carl Sagan sa: "Förståelse är extas." Men för att förstå universum behöver vi bättre och bättre sätt att observera det. Och det betyder en sak: stora, enorma, enorma teleskop.
I den här serien ser vi på sex superteleskop som byggs:
- The Giant Magellan Telescope
- Det överväldigande stora teleskopet
- 30 meter teleskop
- Det europeiska extremt stora teleskopet
- Stort synoptiskt undersökningsteleskop
- James Webb rymdteleskop
- Det breda fältet Infrarött undersökningsteleskop
Thirty Meter Telescope (TMT) byggs av en internationell grupp länder och institutioner, som många Super Telescope är. De är faktiskt stolta över att påpeka att det internationella konsortiet bakom TMT representerar nästan hälften av världens befolkning; Kina, Indien, USA, Japan och Kanada. Projektet behöver många partners för att ta upp kostnaderna. uppskattningsvis 1,5 miljarder dollar.
Hjärtat i någon av världens superteleskop är den primära spegeln, och TMT är inte annorlunda. Den primära spegeln för TMT är uppenbarligen 30 meter i diameter. Det är en segmenterad design som består av 492 mindre speglar, var och en en 1,4 meter hexagon.
TMT: s ljussamlingsförmåga kommer att vara tio gånger den för Keck-teleskopet och mer än 144 gånger den för Hubble rymdteleskop.
Men TMT är mer än bara en enorm "lätt hink." Den utmärker sig också med andra funktioner som definierar ett superteleskops effektivitet. En av dessa är vad som kallas diffraktionsbegränsad rumslig upplösning (DLSR).
När ett teleskop pekas på avlägsna föremål som visas nära varandra kan ljuset från båda spridas tillräckligt för att de två föremålen ska visas som en. Diffraktionsbegränsad rumslig upplösning innebär att när ett "omfattning iakttar en stjärna eller annat objekt, sprids inget av ljuset från det objektet av defekter i teleskopet. TMT kommer lättare att skilja objekt som är nära varandra. När det gäller DLSR kommer TMT att överskrida Keck med en faktor 3 och överskrida Hubble med en faktor 10 vid vissa våglängder.
Avgörande för funktionen hos stora, segmenterade speglar som TMT är aktiv optik. Genom att kontrollera formen och positionen för varje segment, gör aktiv optik den primära spegeln att kompensera för förändringar i vind, temperatur eller mekanisk spänning på teleskopet. Utan aktiv optik och dess adaptiva optik för systerteknologi, som kompenserar för atmosfärstörningar, skulle något teleskop som är större än cirka 8 meter inte fungera korrekt.
TMT kommer att fungera i de nära ultravioletta, synliga och nära infraröda våglängderna. Det kommer att vara mindre än det europeiska extremt stora teleskopet (E-ELT), som kommer att ha en 39 meter lång spegel. E-ELT kommer att fungera i de optiska och infraröda våglängderna.
Världens superteleskop är betemoter. Inte bara i storleken på deras speglar, utan i deras massa. TMT: s rörliga massa kommer att vara cirka 1 420 ton. Att flytta TMT snabbt är en del av designen av TMT, eftersom den måste svara snabbt när något som en supernova upptäcks. Det detaljerade vetenskapliga fallet kräver att TMT ska få ett nytt mål inom 5 till 10 minuter.
Detta kräver ett komplext datorsystem för att samordna vetenskapliga instrument, speglarna, den aktiva optiken och den adaptiva optiken. Detta var en av de första utmaningarna med TMT-projektet. Det kommer att göra det möjligt för TMT att reagera på övergående fenomen som supernovaer när de upptäcks av andra teleskoper som Large Synoptic Survey Telescope.
TMT kommer att undersöka de flesta viktiga frågor inom astronomi och kosmologi i dag. Här är en översikt över viktiga ämnen som TMT kommer att behandla:
- The Dark Matter's Nature
- Physics of Extreme Objects like Neutron Stars
- Tidiga galaxer och kosmisk reionisering
- Galaxy Formation
- Supermassiva svarta hål
- Utforskning av Vintergatan och närliggande galaxer
- Födelse och tidiga liv av stjärnor och planeter
- Time Domain Science: Supernovae och Gamma Ray Bursts
- Exo-planet
- Vårt solsystem
Detta är en omfattande lista över ämnen, för att vara säker. Det lämnar mycket lite ut och är ett bevis på TMT: s kraft och effektivitet.
TMT: s råkraft är inte ifrågasatt. En gång i drift kommer det att främja vår förståelse av universum på flera fronter. Men den faktiska platsen för TMT kan fortfarande ifrågasättas.
Den ursprungliga platsen för TMT var Mauna Kea, det 4200 meter toppmötet på Hawaii. Mauna Kea är ett utmärkt läge och är hem för flera teleskop, särskilt Keck-observatoriet, Gemini-teleskopet, Subaru-teleskopet, Kanada-Frankrike-Hawaii-teleskopet och James Clerk Maxwell-teleskopet. Mauna Kea är också platsen för den västligaste antennen i Very Long Baseline Array.
Tvisten mellan några av Hawaii-folket och TMT har varit väl dokumenterad någon annanstans, men det grundläggande klagomålet om TMT är att toppen av Mauna Kea är heligt land, och de vill att TMT ska byggas någon annanstans.
Organisationerna bakom TMT skulle fortfarande vilja att det ska byggas vid Mauna Kea, och en juridisk process utvecklas kring tvisten. Under den processen identifierade de flera möjliga alternativa platser för teleskopet, inklusive La Palma på Kanarieöarna. Space Magazine kontaktade TMT Observatory Scientist Christophe Dumas, doktorsexamen, om eventuell flyttning av TMT till en annan webbplats.
Dr. Dumas berättade att ”Mauna Kea förblir den föredragna platsen för TMT på grund av dess fantastiska observationsförhållanden och på grund av synergin med andra TMT-partnerfaciliteter som redan finns på berget. Dess mycket höga höjd på nästan 14 000 fot gör den till den främsta astronomiska platsen på norra halvklotet. Himlen ovanför Mauna Kea är mycket stabil, vilket gör att mycket skarpa bilder kan erhållas. Det har också utmärkt transparens, låg ljusförorening och stabila kalla temperaturer som förbättrar känsligheten för observationer i det infraröda. ”
Den föredragna sekundära platsen på La Palma är hem för över 10 andra teleskoper, men skulle flytten till Kanarieöarna påverka vetenskapen som TMT gör? Dr. Dumas säger att webbplatsen på Kanarieöarna är utmärkt också, med liknande atmosfäriska egenskaper som Mauna Kea, inklusive stabilitet, öppenhet, mörker och bråk på klarnätter.
Som Dr. Dumas förklarar, “La Palma är på en lägre höjdplats och i genomsnitt varmare än Mauna Kea. Dessa två faktorer kommer att minska TMT-känsligheten vid vissa våglängder i det infraröda området av spektrumet. ”
Dr Dumas berättade för Space Magazine att denna minskade känslighet i infraröd kan övervinnas något genom att schemalägga olika observationsuppgifter. "Denna specifika fråga kan delvis mildras genom att implementera en adaptiv schemaläggning av TMT-observationer, för att matcha genomförandet av de mest krävande infraröda programmen med de bästa atmosfäriska förhållandena ovanför La Palma."
Den 3 mars, 44 dagar av domstolsförhandlingar i TMT förpackade. Under den tiden vittnade 71 personer för och emot TMT som byggdes på Mauna Kea. De mot teleskopet säger att platsen är heligt land och inte borde ha mer teleskopkonstruktion på sig. De för TMT talade för den vetenskap som TMT kommer att leverera till alla, och de utbildningsmöjligheter den kommer att ge Hawaiians.
Även om byggandet har försenats, och folk har gått till domstol för att få projektet stoppat, verkar det som om TMT definitivt kommer att byggas - någonstans. Finansieringen är på plats, designen är klar och tillverkningen av komponenterna pågår. Förseningarna innebär att TMT: s första ljus fortfarande är osäkert, men när vi väl kommer dit kommer TMT att bli en annan spelväxlare, precis som världens andra superteleskop.
