Legyalulnak egy hegyet a világ legnagyobb távcsövéhez

2014.05.06. 09:40

Ha elkészül, ez lesz a világ legnagyobb távcsöve – olvasható sok, még csak papíron létező óriásteleszkópról. Igen ám, de meddig? A több százmillió dolláros optikai csodák sorban taszítják le egymást a dobogó tetejéről, ebben az esetben ugyanis nyugodtan kimondhatjuk, igenis, a méret a lényeg!

Ez a 3000 méteres hegy a Cerro Armazones a chilei Atacama-sivatagban. Itt jelölik ki idén júniusban a világ legnagyobb távcsöve, a 39 méter ármérőjűre tervezett European Extremely Large Telescope (E-ELT) helyét:

Az építéshez a hegy tetejét le kell majd gyalulniForrás: ESO/S. Brunier

Az elmúlt körülbelül száz évben fokozatosan növelték a távcsövek tükrének átmérőjét, a világ jelenlegi legnagyobb távcsövei 10 méter tükörátmérőjűek. Miért van szükség egyre nagyobb és nagyobb optikai eszközökre?

Minél nagyobb egy teleszkóp átmérője, annál több fényt tud begyűjteni, és annál élesebb kép érhető el vele. A méret növelésével végső soron tehát egyre messzebbre és egyre több mindent látunk. A már létező és még el nem készült távcsövektől a tudósok olyan kérdésekre várják a választ, mint hogy például mikor és hogyan keletkeztek az első csillagok és galaxisok, mikor alakultak ki az első bolygók, illetve, hogy van-e élet rajtunk kívül a világegyetemben. Lássuk a már létező és még csak tervben lévő legnagyobb teleszkópokat.

Óriás ikerpár a Hawaii-szigeteken: Keck I és II

Az egyenként 10 méter átmérőjű tükörrel rendelkező teleszkópok a Mauna Kea vulkán tetején, Hawaiin épültek meg 1993-ban, illetve 1996-ban, és ezzel több mint egy évtizeden át viselhették „a világ legnagyobb távcsövei” címet.

A Keck I és II a Mauna Kea csúcsán Forrás: NASA

A Keck I tükre nemcsak a 10 méteres határ átlépésében volt első, hanem szerkezetében is. A főtükör ugyanis 36 darab, egyenként 2 méter átmérőjű szegmensből épül fel, melyek 4 nm (nanométer) pontossággal – az emberi hajszál átmérőjének 1/125 000 része − vannak egymáshoz igazítva. A páros másik tagja sem szégyenkezhet, a Keck II volt ugyanis az első távcső, amelyet alkalmazkodó (adaptív) optikával szereltek fel. Ez a technológia a tükrök alakjának folyamatos változtatásával kompenzálja a légkör torzító hatását. A több mint 4000 méteres magasságban épült teleszkópokkal a látható és a közeli infravörös tartományban végeznek széles körű megfigyeléseket, melyek nagyban hozzájárultak a csillagászat és az asztrofizika fejlődéséhez. A két óriáshoz köthető az első direkt kép egy másik csillag körül keringő bolygórendszerről, valamint általuk nyert megerősítést a galaxisunk közepén található szupernehéz fekete lyuk létezése is.

Hobby–Eberly Telescope (HET)

A Texasban épült óriás főtükre szintén szegmentált. A 9,8 x 11 méteres optika 91 hatszög alakú darabból áll. A HET – méretén és rendkívül rossz képalkotásán kívül − híres különösen alacsony költségvetéséről is. Míg a hasonló méretű teleszkópok, például a Keck 100 millió dolláros költségvetésből készültek, addig a HET ennek körülbelül egyharmadába került.

A Hobby–Eberly Telescope Forrás: Flickr/Lara Eakins

A szerkezet az egyik leghíresebb földi rádiótávcső (az arecibói) mintájára épült, és fix, 55 fokos szögben néz az ég felé, aminek köszönhetően csak a függőleges tengelye mentén mozgatható. Fókuszpontja – különleges felépítésnek köszönhetően – mozgatható, így az égbolt 70-80%-a megfigyelhető vele. A valamivel kétezer méter tengerszint feletti magasságban épült eszközt spektroszkópiai mérésekre (fény felbontásával keletkezett színkép vizsgálata) használják a kutatók ’96 óta. 2012-ben egy egyedülálló, 17 milliárd naptömegű fekete lyukat figyeltek meg vele, amely galaxisa tömegének 14%-át teszi ki, a megszokott 0,1% helyett.

Southern African Large Telescope (SALT)

Dél-Afrika félsivatagos régiója száraz és többnyire tiszta időjárása miatt ideális körülményeket biztosít a déli félteke legnagyobb távcsövei számára. A SALT képalkotása az alacsony, 1798 méteres tengerszint feletti magassága miatt nem szállhat versenybe a 4-5 ezer méteren lévő társaiéval, mivel azonban a műszer spektroszkópiai méréseket lát el, a képeknek nem kell tűélesnek lenniük. A műszert olyan csillagok, galaxisok és kvazárok (csillagszerű rádióforrások) megfigyelésére használják, melyek annyira halványak, mint amilyennek egy gyertya lángja tűnne a Hold távolságából.

A déli-afrikai óriásForrás: mcdonaldsobservatory.org

A SALT főtükre 91 hatszögletű, egyenként 1 m átmérőjű, és mindössze 5 cm vastag darabból áll, fénygyűjtő képessége pedig megegyezik egy 10 m átmérőjű távcsőével. A műszer mechanikai szerkezete a szűkösnek mondható, körülbelül 30 millió dolláros költségvetés miatt – a HET-hez hasonlóan – le van egyszerűsítve, így a főtükör fix, 37 fokos szögben néz az ég felé.

Bár az afrikai óriás már 2005-ben megépült, tudományos kutatást csak egy-két éve végeznek vele, a sorozatos problémák miatt. A távcső rémes minőségű képei mellett csak hab volt a tortán, amikor kiderült, tervezési hiba miatt az egyik detektort vissza kell küldeni a gyárba. A feszültséget csak tovább fokozta, hogy a hosszú tengeri út alatt a főműszer is megsérült. A sok probléma és az elhúzódó kivitelezés ellenére a távcső mára Dél-Afrika egyik jelképévé vált.

Gran Telescopio Canarias (GTC)

Képzeletbeli dobogónk tetején a La Palma szigetén, 2400 méteres magasságban épült GTC foglal helyet. A kanári-szigeteki óriás, 10,4 m-es (36 hatszögletű szegmensből álló) tükrével, jelenleg a legnagyobb földi optikai távcső. Az összesen 82 négyzetméteres tükörfelület ­– mely mindössze 6 négyzetméterrel múlja felül a Keck teleszkópokét – durva közelítéssel négymillió emberi szem együttes fénygyűjtő képességével egyenértékű.

Gran Telescopio Canarias Forrás: Flickr/Darren Johnson

Az obszervatóriumban 2008 óta végeznek rendszeres megfigyeléseket a látható és infravörös tartományban. Jó fénygyűjtő képessége miatt a szakemberek elsősorban igen halvány, távoli, a világegyetem korai időszakában létezett objektumok megfigyelésére használják. A célpontok között kiemelt helyen vannak az ősi galaxisok és a legelső csillagok. Utóbbiak azonosításával és szupernóva-robbanások megfigyelésével pedig az univerzum tágulási sebességének változása vizsgálható.

Az évtized végéig azonban három ennél is nagyobb távcső épülhet, nézzük őket sorban.

Giant Magellan Telescope (GMT)

Közel négymillió köbméter kőzet elhordása után a chilei Las Campanas 2500 méteres csúcsa immár alkalmas arra, hogy megépüljön rajta a világ egyik legnagyobb optikai távcsöve. A 25 méteresre tervezett teleszkóp nem mondható hagyományos mozaiktükörnek. Az optika hét db, egyenként 8,4 méter átmérőjű tükörből fog állni, mégpedig úgy, hogy a főtükröt a hat másik virágsziromszerűen veszi majd körbe, így a műszer végső soron 380 négyzetméter fénygyűjtő felülettel rendelkezik, és a becslések szerint közel egymilliárd dollárba kerül.

Illusztráció a jövő legnagyobb „virágszirmáról” Forrás: gmto.org

A tükrök az Arizonai Egyetem futballstadionja alatt megbúvó híres laboratóriumban készülnek. Az első három korong öntése már megtörtént, a főtükörre pedig várhatóan 2015-ben kerül majd sor. A tervek szerint az obszervatórium 2020 körül kezdheti el működését. A GMT fénygyűjtő felülete hatszorosa lesz a ma működő legnagyobb óriásteleszkópénak, és tízszer élesebb képet ad majd, mint a Hubble-űrtávcső.

Thirty Meter Telescope (TMT)

Ahogy az a távcső nevéből is kiderül, ez a műszer 30 méteres átmérővel száll be a legnagyobbak versenyébe, és ha minden a tervek szerint alakul, 2021-ben veszi át a vezetést. A Hawaiin épülő teleszkóp főtükre 492, egyenként 1,45 m átmérőjű hatszögletes darabból áll majd, és a közeli ultraibolyától a közepes infravörösig terjedő tartományban fog megfigyeléseket végezni. A műszer fénygyűjtő területe kilencszerese lesz a mai legnagyobb teleszkópokénak, és várhatóan tizenkétszer élesebb képet készít, mint a Hubble. Árban sem marad el a legnagyobbaktól, a költségek elérhetik az 1,3 milliárd dollárt. Nem csak a tükör mérete, a távcső fölé tervezett kupola is különlegesnek számít. A „szokásos” félgömböt kétfelé szelték, és viszonylag kis nyílással látták el, így kitűnő védelmet nyújt majd a széllökésekkel szemben.

A Thirty Meter Telescope különleges kupolája a Mauna Kea csúcsánForrás: tmt.org

Az UH (The University of Hawaii System) február 21-én döntött a Mauna Kea-csúcs bérbeadásáról, melynek éves díja egymillió dollár. A projektnek vannak ellenzői is. Néhány őslakos a szentként tisztelt hegy megbecstelenítésétől tart, míg a természetvédők egy őshonos rovarfajtáért, a Nysius wekiuicoláért aggódnak.

European Extremely Large Telescope (E-ELT)

Ez a fél focipálya méretű óriástávcső tűnik az abszolút győztesnek – persze csak ha felépül, hiszen jelenleg még csak tervezési fázisban van, és 2022 körül kezdheti meg működését. A főtükör mérete az első tervek szerint 42 m átmérőjű lett volna, a költségek lefaragása érdekében azonban 39,3 méterre csökkentették. A monstrum ára 1,4 milliárd dollár körül várható.

A tervezett European Extremely Large TelescopeForrás: eso.org

A 798 darab, egyenként 1,4 m széles, mindössze 5 cm vastag hatszögletes szegmensből felépülő műszer a parabolikus főtükör helyett gömbi tükröt használna, így ugyanis a szegmensek teljesen azonosak. Ez egyszerűbbé és gyorsabbá teszi az elemek legyártását, mivel ennél a konstrukciónál a csiszolás minden egyes darabnál megegyezik. Persze ennek a technológiának is vannak hátrányai, így ugyanis a képalkotási hibák kiküszöbölésére további 4 segédtükör beiktatása szükséges. A 978 négyzetméteres gyűjtőfelület 15-ször több fényt gyűjt be, mint a ma létező legnagyobbak.

Nem csak az ár, a chilei Cerro Armazones hegy csúcsa is faragásra szorul, jelenlegi formája ugyanis nem alkalmas a távcső épületének befogadására. Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) a június 16-ai hétre „robbantási eseményt” hirdetett, ahol kijelölik a 3000 méter magas csúcs megcsonkításra szoruló részeit.