6.6: Майбутнє великих телескопів

Last updated
Save as PDF

Page ID: 78164

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

До кінця цього розділу ви зможете:

Опишіть наступне покоління наземних та космічних обсерваторій
Поясніть деякі проблеми, пов'язані з будівництвом цих обсерваторій

Якщо ви коли-небудь ходили в похід, ви, мабуть, прагнули побачити, що лежить навколо наступного вигину на шляху. Дослідники нічим не відрізняються, і астрономи і інженери працюють над технологіями, які дозволять нам досліджувати ще більш віддалені частини Всесвіту і бачити їх чіткіше.

Головним космічним об'єктом, запланованим на наступне десятиліття, є космічний телескоп Джеймса Вебба (рис.\(\PageIndex{1}\)), який (у відхід від традиції) названий на честь одного з ранніх адміністраторів НАСА замість вченого. Цей телескоп матиме дзеркало діаметром 6 метрів, складене, як і телескопи Кека, з 36 маленьких шестикутників. Вони повинні будуть розгортатися на місці, як тільки телескоп досягне своєї стабільної точки орбіти, приблизно в 1,5 мільйона кілометрів від Землі (де жоден космонавт в даний час не може подорожувати, якщо йому потрібен ремонт). Телескоп запланований до запуску в 2021 році і повинен мати чутливість, необхідну для виявлення найпершого покоління зірок, що утворилися, коли Всесвіту було всього кілька сотень мільйонів років. Завдяки можливості вимірювання як видимих, так і інфрачервоних довжин хвиль, він буде служити наступником як HST, так і космічного телескопа Spitzer.

альт — Малюнок Космічний телескоп\(\PageIndex{1}\) Джеймса Вебба (JWST). На цьому зображенні показані деякі дзеркала JWST, коли вони проходили кріогенне тестування. Дзеркала піддавалися впливу екстремальних температур, щоб збирати точні вимірювання змін їх форми під час нагрівання та охолодження. (кредит: НАСА/MSFC/Девід Хіггінботам/Еммет дано)

Перегляньте це відео, щоб дізнатись більше про космічний телескоп Джеймса Вебба та про те, як він буде спиратися на роботу, яку Хаббл дозволив нам розпочати дослідження Всесвіту.

На землі астрономи почали будувати Великий синоптичний оглядовий телескоп (LSST), 8,4-метровий телескоп зі значно більшим полем зору, ніж будь-які існуючі телескопи. Він швидко сканує небо, щоб знайти перехідні процеси, явища, які швидко змінюються, такі як вибухають зірки та шматки скелі, які орбітають біля Землі. Очікується, що LSST побачить перше світло в 2021 році.

Міжнародна спільнота гамма-випромінювань планує масив телескопів Черенкова (CTA), два масиви телескопів, по одному в кожній півкулі, які опосередковано вимірюватимуть гамма-промені з землі. CTA вимірюватиме енергію гамма-випромінювання в тисячу разів більшою, ніж може виявити телескоп Фермі.

Кілька груп астрономів по всьому світу, зацікавлених у вивченні видимого світла та інфрачервоного випромінювання, вивчають доцільність побудови наземних телескопів з дзеркалами більше 30 метрів в поперечнику. Зупиніться і подумайте, що це означає: 30 метрів - це третина довжини футбольного поля. Технічно неможливо побудувати і транспортувати єдине астрономічне дзеркало діаметром 30 метрів або більше. Первинне дзеркало цих гігантських телескопів буде складатися з менших дзеркал, всі вирівняні так, що вони виступають в якості дуже великого дзеркала в комбінації. До них відноситься Тридцятиметровий телескоп, будівництво якого розпочалося на вершині Мауна-Кеа на Гаваях.

Найбільш амбітним з цих проектів є Європейський надзвичайно великий телескоп (E-ELT) (рис.\(\PageIndex{2}\)). (Астрономи намагаються перевершити один одного не тільки розмірами цих телескопів, але і їх назвами!) Конструкція E-ELT вимагає 39,3-метрового первинного дзеркала, яке буде відповідати дизайну Keck і складатися з 798 шестикутних дзеркал, кожне 1,4 метра в діаметрі і все це утримується точно в положенні, щоб вони утворювали суцільну поверхню.

Будівництво на ділянці в пустелі Атакама на півночі Чилі почалося в 2014 році. E-ELT разом з Тридцятиметровим телескопом і гігантським телескопом Магеллана, які будуються міжнародними консорціумами на чолі з астрономами США, поєднуватимуть потужність збору світла з високою роздільною здатністю зображення. Ці потужні нові прилади дозволять астрономам вирішувати багато важливих астрономічних проблем. Наприклад, вони повинні вміти повідомляти нам, коли, де і як часто утворюються планети навколо інших зірок. Вони навіть повинні мати можливість надати нам зображення та спектри таких планет і таким чином, можливо, дати нам перші реальні докази (з хімії атмосфери цих планет), що життя існує в іншому місці.

Ознайомтеся з цією веселою діаграмою, яка порівнює розміри найбільших запланованих та існуючих телескопів з регулюванням баскетбольного та тенісного корту.

Резюме

Нові і ще більші телескопи знаходяться на креслярських дошках. Космічний телескоп Джеймса Вебба, 6-метровий наступник Хаббла, наразі планується запустити в 2018 році. Астрономи гамма-випромінювання планують побудувати CTA для вимірювання дуже енергійних гамма-променів. Астрономи будують LSST для спостереження з безпрецедентним полем зору та новим поколінням видимого світла/інфрачервоних телескопів з діаметром від 24,5 до 39 метрів.