Самые большие оптические телескопы на Земле

Кто первым построит телескоп диаметром 30 м, тот первым соберет сливки открытий, которые никто даже не планировал, — сказал на недавней лекции один профессор астрофизики. Таким образом, он призвал меня взглянуть на текущие планы по строительству новых, более крупных, лучших и перспективных телескопов.

1. Сравнение размеров самых больших телескопов Земли

Как правило, давно известно, что когда речь идет об инструментах, открывающих все новые и новые области Вселенной, апертуру главного зеркала нельзя заменить более качественной электроникой или более качественными окулярами. Чем больше зеркало, тем лучше изображения, тем больше фотонов можно собрать, тем глубже мы можем заглянуть в космос.

Поэтому в этой статье мы сосредоточимся на изменениях, которые ждут нас в наблюдательной астрономии с появлением следующего поколения самые большие телескопы в мире. Предупреждаю, речь идет не об эволюции, а о настоящей революции!

В настоящее время крупнейшими оптическими телескопами на Земле являются (1):

• Очень Большой Телескоп (5) – четыре телескопа с зеркалами диаметром 8,2 м каждое;
• Южноафриканский большой телескоп (3) – площадь 66 м²;
• Canary Large Telescope (2) — диаметр зеркала 10,4 м;
• Телескопы Кека (4) — два телескопа с зеркалами диаметром 9,8 м каждый;
• Большой бинокулярный телескоп (6) — два зеркала диаметром 8,4 м каждое.

2. Большой канарский телескоп

3. Большой южноафриканский телескоп

(СОЛЬ) (источник: СОЛЬ)

4. Телескоп Кекка (Кек I Кек II)

Эти телескопы ответственны за большинство самых важных астрономических открытий последних двух десятилетий. Как видите, у них зеркала более-менее одинаковых размеров, но с разной оптической системой.

Объявленная выше революция произойдет с появлением первых телескопов нового поколения, которые будут характеризоваться главным зеркалом диаметром 30 м. В настоящее время ведутся работы по строительству трех таких объектов. Давайте рассмотрим их поближе.

5. Очень большой телескоп (VLT)

6. Большой бинокулярный телескоп (LBT)

Чрезвычайно большой европейский телескоп

7. Чрезвычайно большой европейский телескоп

(источник ЕСО)

Европейский сверхбольшой телескоп (E-ELT) (7) — проект Европейской южной обсерватории (ESO) на вершине холма Серро Армазонес в пустыне Атакама на севере Чили.

В рамках проекта будет построен телескоп с внушительным диаметром главного зеркала 39,3 м (8). Само вторичное зеркало этого телескопа будет иметь диаметр 4,2 метра.

Согласно планам, телескоп E-ELT сможет наблюдать за самыми ранними стадиями формирования планетной системы и обнаруживать органические молекулы и воду в протопланетных дисках, окружающих зарождающиеся звезды.

8. Макет главного зеркала E-ELT (источник ESO)

Воображение возбуждает тот факт, что телескоп такого размера сможет искать внесолнечные планеты не только косвенно, изучая движение звезд, возмущенных вращающимися планетами, но и напрямую (9). Также можно будет изучать атмосферы некоторых экзопланет. Неудивительно, ведь главное зеркало сможет собирать более чем в 15 раз больше света, чем сегодня. самые большие телескопы в мире.

В дальнейшем E-ELT поможет понять создание первых объектов во Вселенной, первых звезд, первых галактик и черных дыр. Как будто этого было недостаточно, одна из целей этого телескопа — прямое измерение ускорения расширения Вселенной. Реализация столь крупного и инновационного проекта требует применения множества инноваций.

9. Внесолнечные планеты, наблюдаемые E-ELT (источник: ESO)

10. Серро Армазонес, где построен E-ELT (источник: википедия)

Главное зеркало будет состоять из 798 сегментов диаметром 1,45 м каждый. Толщина каждого сегмента всего 50 мм, что значительно уменьшит вес всей конструкции. Не менее сложной задачей является создание адаптивной оптической системы, которая исключит влияние атмосферы на наблюдения. Для этого было создано специальное чрезвычайно тонкое гибкое корректирующее зеркало на основе более 6. приводы, которые смогут изменять форму зеркала более тысячи раз в секунду.

В 2012 году начались предварительные работы на Серро Армазонес (10). Строительные работы начались в декабре 2014 года, после того как ESO обеспечила 90% финансирования строительства телескопа. Общая стоимость проекта составит около 1 055 млрд евро. Начало астрономических наблюдений с E-ELT запланировано на 2024 год.

Гигантский Магелланов телескоп

Гигантский Магелланов телескоп (GMT) (11) немного меньше, чем E-ELT, хотя и довольно большой, телескоп, построенный в обсерватории Лас-Кампанас, также в пустыне Атакама в Чили.

11. Гигантский Магелланов телескоп (источник: youtube)

12. Гигантский Магелланов Телескоп (источник: harvardmagazine)

Главное зеркало будет состоять из семи сегментов диаметром 8,4 м каждый. Он будет иметь светосилу одноэлементного зеркала диаметром 22 м. Это позволит GMT собирать в пять-десять раз больше света, чем самые мощные из существующих телескопов (12). Каждый из семи сегментов будет построен в зеркальной лаборатории обсерватории Стюарда. Четыре уже сыграны. Обратите внимание, однако, что кастинг — это только один шаг в создании зеркала. Хотя первый сегмент уже был отлит в 2005 году (второй в 2012-м, третий в 2014-м и четвертый в 2015-м), его полировка продолжалась… до 2012 года.

Как видите, это очень трудоемкий процесс — неудивительно, ведь он выполняется с точностью до миллионной доли сантиметра! Строительная площадка велась с 2012 года. Хотя телескоп выйдет на полную мощность после установки всех семи зеркал, на практике начать наблюдения можно только после установки четырех.

13. Тридцатиметровый телескоп (источник: ТМТ)

Тридцатиметровый телескоп

Объект строится американо-канадским консорциумом. Как следует из названия, диаметр зеркала Тридцатиметровый телескоп (ТМТ) (13) достигает 30 м.

Главное зеркало состоит из 492 сегментов диаметром 1,4 м каждый. Как и в случае с двумя другими телескопами, здесь мы будем иметь дело с использованием передовой адаптивной оптики, задачей которой будет измерение турбулентности атмосферы путем наблюдения естественных и искусственных лазерных звезд. Такие измерения, выполняемые много раз в секунду, позволят активно деформировать зеркала и получить изображение, ненарушенное влиянием атмосферы (14).

14. Сравнение размеров главного зеркала ТМТ с телескопом Кека (источник: UCSC)

Важно — из всех трех телескопов над ТМТ будет меньше атмосферы, потому что он будет построен на высоте 4050 м, на вершине Мауна-Кеа на Гавайях. Первоначально для трех упомянутых телескопов рассматривалось целых пять разных мест. После нескольких лет исследований список сократился до двух мест: Серро Армазонес в пустыне Атакама и Мауна-Кеа на Гавайях (15). В 2009 году ТМТ было решено использовать последний вариант. Одна из причин заключалась в том, что Европейская южная обсерватория уже решила построить собственную телескоп в Чили, где можно наблюдать южное небо.

Два мощных телескопа, наблюдающих за одной и той же частью неба — и ни одного объекта такого масштаба для северного неба — справедливо считались хорошей идеей. Результаты исследования с Cerro Armasenes были предоставлены ESO, которая решила разместить упомянутый E-ELT здесь.

К сожалению, реализация проекта на Гавайях не самая простая задача. Планы строительства мощного телескопа подверглись критике со стороны местного населения. Для коренных жителей этих земель Мауна-Кеа — священное место, где не должно вестись крупных строительных работ, непригодное для движения и шума. В 2011 году правительство Гавайев дало условное согласие на строительство телескопа, но с тех пор много раз организовывались протесты и пикеты, что в конце 2014 года привело к полной приостановке работ на холме.

15. Строительная площадка телескопа ТМТ на вершине Мауна-Кеа (источник: ТМТ)

В апреле 2015 года из-за непрекращающихся протестов по требованию губернатора штата Дэвида Иге строительные работы снова были остановлены на неделю. После долгих переговоров инвестиции были возобновлены, но условия компромисса (например, необходимость убрать 80% телескопов, работающих в настоящее время на Мауна-Кеа, перед началом наблюдений ТМТ), скорее всего, приведут к дальнейшим протестам.

Чего нам ждать?

Все три телескопы нового поколения они открывают большие возможности для дальнейших прорывных открытий в области поиска внеземной жизни, земных экзопланет, исследования протопланетных дисков или поиска самых далеких объектов наблюдаемой Вселенной.

У астрономов появляется все больше и больше идей и планов по их использованию, хотя следует помнить одно: каждый раз, когда они запускаются большие телескопы, были открытия, о которых никто даже не задумывался на этапе инвестирования. Что мы узнаем на этот раз? Какие секреты мы узнаем благодаря XNUMX-метровым великанам? Первые ответы на такие вопросы, вероятно, появятся через несколько лет. На данный момент можно быть уверенным, что это будет действительно хорошее время для астрономов.