Som Carl Sagan sagde: "Forståelse er ekstase." Men for at forstå universet har vi brug for bedre og bedre måder at observere det på. Og det betyder én ting: store, enorme, enorme teleskoper.
I denne serie skal vi se på seks Super-teleskoper, der er ved at blive bygget:
- The Giant Magellan Telescope
- Det overvældende stort teleskop
- 30 meter teleskop
- Det europæiske ekstremt store teleskop
- Stort synoptisk undersøgelsesteleskop
- James Webb-rumteleskop
- Det brede feltinfrarøde målingsteleskop
Thirty Meter Telescope (TMT) er ved at blive bygget af en international gruppe af lande og institutioner, ligesom mange superteleskoper er. Faktisk er de stolte over at påpege, at det internationale konsortium bag TMT repræsenterer næsten halvdelen af verdens befolkning; Kina, Indien, USA, Japan og Canada. Projektet har brug for, at mange partnere skal absorbere omkostningerne; anslået 1,5 milliarder dollars.
Hjertet i nogen af verdens Super Teleskoper er det primære spejl, og TMT er ikke anderledes. Det primære spejl til TMT er naturligvis 30 meter i diameter. Det er et segmenteret design bestående af 492 mindre spejle, hver med en 1,4 meter hexagon.
TMT's lysopsamlingsevne vil være 10 gange Keck-teleskopets og mere end 144 gange Hubble-rumteleskopets.
Men TMT er mere end bare en enorm ‘let spand.’ Den udmærker sig også med andre funktioner, der definerer et superteleskops effektivitet. En af disse er, hvad der kaldes diffraktionsbegrænset rumlig opløsning (DLSR).
Når et teleskop peges på fjerne objekter, der vises tæt på hinanden, kan lyset fra begge spredes nok til at få de to objekter til at vises som en. Diffraktionsbegrænset rumlig opløsning betyder, at når et ‘omfang observerer en stjerne eller et andet objekt, er intet af lyset fra dette objekt spredt af defekter i teleskopet. TMT vil lettere adskille objekter, der er tæt på hinanden. Når det kommer til DLSR, vil TMT overskride Keck med en faktor 3 og overskride Hubble med en faktor 10 ved nogle bølgelængder.
Afgørende for funktionen af store, segmenterede spejle som TMT er aktiv optik. Ved at kontrollere formens og positionen for hvert segment giver aktiv optik det primære spejl til at kompensere for ændringer i vind, temperatur eller mekanisk belastning på teleskopet. Uden aktiv optik og dets adaptive optik til søsterteknologi, som kompenserer for forstyrrelse i atmosfæren, ville ethvert teleskop, der er større end ca. 8 meter, ikke fungere korrekt.
TMT fungerer i de næsten ultraviolette, synlige og næsten infrarøde bølgelængder. Det vil være mindre end det europæiske ekstremt store teleskop (E-ELT), der har et 39 meter stort spejl. E-ELT fungerer i de optiske og infrarøde bølgelængder.
Verdens superteleskoper er skæremoter. Ikke kun i størrelse på deres spejle, men i deres masse. TMT's bevægende masse vil være omkring 1.420 ton. At flytte TMT hurtigt er en del af designet til TMT, fordi det skal reagere hurtigt, når der ses noget i retning af en supernova. Den detaljerede videnskabssag opfordrer TMT til at erhverve et nyt mål inden for 5 til 10 minutter.
Dette kræver et komplekst computersystem til at koordinere de videnskabelige instrumenter, spejle, den aktive optik og den adaptive optik. Dette var en af de første udfordringer ved TMT-projektet. Det vil give TMT mulighed for at reagere på kortvarige fænomener som supernovaer, når de opdages af andre teleskoper som f.eks. Large Synoptic Survey Telescope.
TMT vil undersøge de fleste af de vigtige spørgsmål inden for astronomi og kosmologi i dag. Her er en oversigt over hovedemner, som TMT vil behandle:
- The Nature of Dark Matter
- Fysikken i ekstreme objekter som Neutron Stars
- Tidlige galakser og kosmisk reionisering
- Galaxy-dannelse
- Supermassive sorte huller
- Udforskning af Mælkevejen og nærliggende galakser
- Fødsel og tidlige liv med stjerner og planeter
- Time Domain Science: Supernovae og Gamma Ray Bursts
- Exo-planeter
- Vores solsystem
Dette er en omfattende liste over emner, for at være sikker. Det efterlader meget lidt ude og er et vidnesbyrd om styrken og effektiviteten af TMT.
Den rå kraft fra TMT er ikke i tvivl. Når den først er i drift, vil den fremme vores forståelse af universet på flere fronter. Men den faktiske placering af TMT kunne stadig være i tvivl.
Den oprindelige placering for TMT var Mauna Kea, det 4.200 meter topmøde på Hawaii. Mauna Kea er en fremragende beliggenhed og er hjemstedet for flere teleskoper, især Keck-observatoriet, Gemini-teleskopet, Subaru-teleskopet, Canada-Frankrig-Hawaii-teleskopet og James Clerk Maxwell-teleskopet. Mauna Kea er også stedet for den vestligste antenne i Very Long Baseline Array.
Striden mellem nogle af Hawaii-folket og TMT er blevet veldokumenteret andetsteds, men den grundlæggende klage over TMT er, at toppen af Mauna Kea er hellig jord, og de vil gerne have, at TMT skal bygges andetsteds.
Organisationerne bag TMT vil stadig gerne have, at det skal bygges i Mauna Kea, og der udspiller sig en juridisk proces omkring tvisten. I løbet af denne proces identificerede de flere mulige alternative steder for teleskopet, herunder La Palma på De Kanariske Øer. Space Magazine kontaktede TMT Observatory Scientist Christophe Dumas, ph.d., om den mulige flytning af TMT til et andet sted.
Dr. Dumas fortalte os, at “Mauna Kea forbliver det foretrukne sted for TMT på grund af dets fantastiske observationsforhold, og på grund af synergien med andre TMT-partnerfaciliteter, der allerede findes på bjerget. Dens meget høje højde på næsten 14.000 fod gør det til det førende astronomiske sted på den nordlige halvkugle. Himmlen over Mauna Kea er meget stabil, hvilket gør det muligt at få meget skarpe billeder. Det har også fremragende gennemsigtighed, lav lysforurening og stabile kolde temperaturer, der forbedrer følsomheden for observationer i det infrarøde. ”
Det foretrukne sekundære sted på La Palma er hjemsted for over 10 andre teleskoper, men ville flytting til De Kanariske Øer påvirke videnskaben, der er udført af TMT? Dr. Dumas siger, at webstedet på De Kanariske Øer også er fremragende med lignende atmosfæriske egenskaber som Mauna Kea, herunder stabilitet, gennemsigtighed, mørke og brøkdel af klare nætter.
Som Dr. Dumas forklarer, “La Palma befinder sig på et lavere højde og i gennemsnit varmere end Mauna Kea. Disse to faktorer reducerer TMT-følsomheden ved nogle bølgelængder i det infrarøde område af spektret. ”
Dr. Dumas fortalte Space Magazine, at denne reducerede følsomhed i den infrarøde kan overvindes noget ved at planlægge forskellige observationsopgaver. "Dette specifikke problem kan delvist afbødes ved at implementere en adaptiv planlægning af TMT-observationer for at matche udførelsen af de mest krævende infrarøde programmer med de bedste atmosfæriske forhold over La Palma."
Den 3. marts blev 44 dage med retsmøder i TMT pakket ind. I den tid vidnede 71 mennesker for og imod TMT, der blev bygget på Mauna Kea. Dem mod teleskopet siger, at stedet er et hellig land og ikke burde have nogen mere teleskopkonstruktion på det. Dem til TMT talte for den videnskab, som TMT vil levere til alle, og de uddannelsesmuligheder, det vil give Hawaiians.
Selvom konstruktionen er forsinket, og folk er gået til retten for at stoppe projektet, ser det ud til, at TMT helt sikkert vil blive bygget - et sted. Finansieringen er på plads, designet afsluttes, og fremstilling af komponenterne er i gang. Forsinkelserne betyder, at TMT's første lys stadig er usikker, men når vi først er der, vil TMT være en anden spiludveksler, ligesom verdens andre Super-teleskoper.
