Το Μεγάλο Διοφθαλμικό Τηλεσκόπιο LBT είναι έτοιμο

Πηγή: BBC, 1 Νοεμβρίου 2007

Το γιγάντιο τηλεσκόπιο LBT είναι έτοιμο να ανοίξει τα μάτια του, σχεδόν 20 χρόνια αφότου σχεδιάστηκε, και θα γίνει έτσι το ισχυρότερο οπτικό τηλεσκόπιο σε παγκόσμιο επίπεδο. Βρίσκεται δε σε ένα υψόμετρο 3.200 μέτρων στο Όρος Graham στην Αριζόνα.

Κάθε κάτοπτρο του διοφθαλμικού τηλεσκοπίου ζυγίζει σχεδόν 16 τόνους και θα λειτουργεί σαν να ήταν μαζί δύο τηλεσκόπια των 8m 
 

Κάτω από τους διαυγείς ουρανούς της Αριζόνα, το μεγάλο διοφθαλμικό τηλεσκόπιο, που κόστισε 120 εκ. δολάρια, θα επιτρέψει στους αστρονόμους να εξετάσουν το Σύμπαν στα αρχικά του στάδια και με μεγαλύτερη λεπτομέρεια από όσο ποτέ πριν.

"Το LBT είναι ένα πολύ συναρπαστικό βήμα για την αστρονομία," λέει ο καθηγητής Gerry Gilmore του Ινστιτούτου Αστρονομίας στο πανεπιστήμιο του Καίμπριτζ. "Όχι μόνο είναι μεγάλο, αλλά και παρουσιάζει μερικές από τις νέες τεχνολογίες που θα είναι κρίσιμες για όλα τα μεγάλα τηλεσκόπια της επόμενης παραγωγής."

Αν και, οι επιστήμονες δεν μπορούν ακόμα να συνδυάσουν την εικόνα και από τα δύο κάτοπτρα με ακρίβεια, το εύκαμπτο σχέδιο του τηλεσκοπίου σημαίνει ότι η επιστήμη θα ωφεληθεί χρησιμοποιώντας κάθε κάτοπτρο χωριστά.

Εν αντιθέσει με τα περισσότερα τηλεσκόπια σήμερα, που αποτελούνται από ένα ελαφρύ κάτοπτρο συλλογής του φωτός, το διοφθαλμικό τηλεσκόπιο θα αποτελείται από δύο δίσκους των 8.4 μέτρων που θα χρησιμοποιούνται διαδοχικά.

"Οι αστρονόμοι ψάχνουν δύο πράγματα σε ένα τηλεσκόπιο," εξήγησε ο Δρ John Hill του πανεπιστημίου της Αριζόνα και τεχνικός διευθυντής του LBT. "Θέλουν μια μεγάλη περιοχή συλλογής για να μπορούν να εξετάσουν πράγματι εξασθενημένα αντικείμενα από πολύ μακριά, και δεύτερον θέλουν εικόνες υψηλής ανάλυσης επειδή θέλουν αδρές εικόνες αυτών των εξασθενημένων συγκεχυμένων αντικειμένων."

Ως εκ τούτου, οι αστρονόμοι ποθούν μεγαλύτερα κάτοπτρα για να βλέπουν πιο μακριά και μεγαλύτερους δίσκους, για να συλλέγουν περισσότερο φως.

Αλλά η κατασκευή αυτών των γιγαντιαίων ανακλαστήρων είναι ένας δύσκολος, ακριβός και χρονοβόρος στόχος.

Με την σημερινή τεχνολογία, τα μεγαλύτερα κάτοπτρα που μπορούν στην πράξη να κατασκευαστούν είναι περίπου 8m. Και αυτά ακόμη έχουν δυσκολίες τους.

"Ο χειρισμός και η μεταφορά τους είναι μεγάλο πρόβλημα," τονίζει ο Δρ Hill. "Ήδη ένα κάτοπτρο των 8.4m στο κιβώτιό του απλώνεται σε ένα μεγάλο εθνικό δρόμο." Κατά συνέπεια, οι επιστήμονες έπρεπε να βρουν έξυπνους τρόπους για να μεγιστοποιήσουν τη δυνατότητα των σημερινών κατόπτρων.

Ένας τρόπος για να το κάνουν είναι η χρησιμοποίηση πολλαπλάσιων ανακλαστήρων σε σειρά.

Αυτό έχει γίνει στο παρελθόν. Παραδείγματος χάριν, ένα τηλεσκόπιο που ήδη έχει αποσυρθεί (Multiple Mirror Telescope) και ήταν στην Αριζόνα, περιείχε έξι κάτοπτρα που το κάθε ένα είχε διάμετρο 1.8m.

Εντούτοις, η επιστήμη δεν έχει προσπαθήσει ποτέ να τα συνδυάσει στην κλίμακα του LBT.

Η χρησιμοποίηση των δύο κατόπτρων θα δώσει στο LBT την ισοδύναμη ικανότητα συλλογής φωτός ενός μόνου οργάνου των 11.8 m και την ανάλυση ενός ακόμα μεγαλύτερου τηλεσκοπίου.

"Ενεργεί σαν ένα ενιαίο τηλεσκόπιο των 22.8m," είπε ο Δρ Green. "Αυτό θα μας δώσει μια ανάλυση που είναι 10 φορές μεγαλύτερη από το Hubble."

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble έχει πάρει μερικές από τις πιο καθαρές εικόνες του σύμπαντος με ένα κάτοπτρο των 2.4m. Αλλά το Hubble έχει ένα σημαντικό πλεονέκτημα πάνω στα επίγεια όργανα.

"Η ρευστότητα και οι θυελλώδεις άνεμοι στη γήινη ατμόσφαιρα δημιουργούν διαστρεβλώσεις και θολώνουν τα αστέρια," σχολιάζει ο Green. "Δεν θέλουμε τη θαμπάδα  προκειμένου να συνδυάσουμε και τις δύο πλευρές και να τα θέσουμε σε λειτουργία σαν μια μονάδα."

Για να καταφέρει αυτό, το τηλεσκόπιο έχει δύο μικρότερα δευτερεύοντα, σε μορφή νιπτήρα, κάτοπτρα, πάχους 1,6 χιλιοστών και καλυμμένους με 672 μαγνήτες στην πλάτη τους. Ένας υπολογιστής αναλύει το φως από ένα αστέρι αναφοράς και βρίσκει πόσο έχει διαστρεβλωθεί το φως.

Οι μαγνήτες τότε κινούνται σε μικροκλίμακα αλλάζοντας έτσι τη μορφή του δευτερεύοντος κατόπτρου 1.000 φορές το δευτερόλεπτο για να διορθώσουν τις ατμοσφαιρικές διαστρεβλώσεις.

Τα δευτερεύοντα κάτοπτρα θα παραδοθούν το 2008 και τα όργανα που μπορούν να εκμεταλλευθούν αυτό το προσαρμοστικό σύστημα οπτικής θα λειτουργήσουν το επόμενο έτος.

Ένα από αυτά θα είναι και το συμβολόμετρο του LBT (LBTI).

Με αυτό θα μπορέσουμε να δούμε εξασθενημένους εξωηλιακούς πλανήτες, που θα διέρχονται μπροστά από τα μητρικά τους άστρα, καθώς το όργανο αυτό θα ακυρώνει το φως των άστρων τους. 

Ένα άλλο συμβολόμετρο θα χρησιμοποιηθεί για να δημιουργήσει καθαρές εικόνες, που θα επιτρέψει να εξεταστούν εξωηλιακοί πλανήτες και συστήματα στα κοντινά αστέρια.

Άλλοι ερευνητές θα εξετάσουν τις καρδιές των κοντινών γαλαξιών για να καταλάβουν καλύτερα τις υπερβαρέες μαύρες τρύπες.

"Ήδη έχουμε ξεκινήσει με την έρευνα αστεροειδών στο ηλιακό σύστημά μας και να φωτομετρήσουμε τα άστρα στους κοντινούς γαλαξίες", λέει ο Δρ Hill.

Με τη βοήθεια της Μεγάλης Διοφθαλμικής Κάμερας (LBC), οι επιστήμονες πέτυχαν να συλλάβουν το "πρώτο φως" στις 12 Οκτωβρίου 2005 όταν πήραν την εικόνα ενός σπειροειδούς γαλαξία στον αστερισμό της Ανδρομέδας.

Αλλά το LBT δεν θα φθάσει στις αληθινές δυνατότητες του έως ότου ανοίξει και τα δύο του μάτια και επιτύχει να συλλάβει ταυτόχρονα ένα  "δεύτερο φως" - παίρνοντας εικόνες ταυτόχρονα με τα όργανα που είναι τοποθετημένα στα δύο κάτοπτρα.

Αυτό σχεδιάζεται να συμβεί κάποια στιγμή στον χειμώνα αυτό σύμφωνα με τον Δρ Hill όταν παραδοθεί ένα άλλο όργανο ικανού να πάρει εικόνες στις υπέρυθρες ακτίνες. "Τότε θα λειτουργήσει σαν δύο τηλεσκόπια των 8m που λειτουργούν μαζί για να κοιτάξουν στις άκρες του Κόσμου."

Ο Δρ Xiaohui Fan του πανεπιστημίου της Αριζόνα είναι κοσμολόγος που είναι πρόθυμος να εργαστεί με το όργανο αυτό όταν είναι έτοιμο. Ο ίδιος ψάχνει και μελετά τα πιο απόμακρα αντικείμενα στον Κόσμο, περίπου 900 εκατομμύριο έτη μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη.

"Εκείνη τη στιγμή, διαμορφώνονταν οι πρώτες γενεές των γαλαξιών, των κβάζαρ και των μαύρων οπών."

"Ο στόχος μου είναι να ωθήσω το όριο της απόστασης που μπορούμε να δούμε ακόμα πιο πέρα - λιγότερο από τα πρώτα 800 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang".

Το συναρπαστικό γεγονός για την οικοδόμηση ενός μεγάλου τηλεσκοπίου είναι ότι δεν ξέρετε ποτέ ποιο είδος ανακάλυψης θα κάνετε," συμπληρώνει ο Δρ Hill. "Θα ανακαλύψει πιθανώς πράγματα τα οποία οι άνθρωποι δεν έχουν ποτέ σκεφτεί ακόμη."

Πως λειτουργεί

1. Καθώς το φως εισέρχεται στο τηλεσκόπιο και χτυπά πάνω στα τεράστια κάτοπτρα - το μεγαλύτερο που έγινε ποτέ από ένα μονό κομμάτι γυαλιού - εκτρέπεται προς τα δευτερεύοντα κάτοπτρα, που βρίσκονται πιο πάνω

2. Επειδή η γήινη ατμόσφαιρα διαστρεβλώνει το φως από τα αστέρια, χρησιμοποιείται η προσαρμοστική οπτική για να διορθώσει την εικόνα. Οι κινούμενοι μαγνήτες στο πίσω μέρος των δευτερευόντων κατόπτρων μπορούν να αλλάξουν τις μορφές τους 1.000 φορές ανά δευτερόλεπτο.

3. Το διορθωμένο φως εκτρέπεται προς το κέντρο του τηλεσκοπίου όπου ένα από τα διάφορα όργανα συνδυάζει τις ακτίνες.

4. Το δυναμικό σύστημα ισορροπίας αντισταθμίζει τις μετακινήσεις του τηλεσκοπίου και το βοηθά να παραμείνει σταθερό σε ένα σταθερό σημείο του διαστήματος.

5. Το φως μπορεί να χρησιμοποιηθεί με διαφορετικούς τρόπους. Το συμβολόμετρο του LBT (LBTi) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αντιστρέψει τη φάση του φωτός, εξουδετερώνοντας έτσι το φως από ένα φωτεινό αστέρι και επιτρέποντας στους αστρονόμους να ψάξουν εξασθενημένους, σε τροχιά γύρω από φωτεινά αστέρια, πλανήτες.

6. Η συμβολομετρική κάμερα χρησιμοποιείται για να συνδυάσει το φως σε φάση, επιτρέποντας να ληφθούν υψηλής ευκρίνειας εικόνες. Με αυτόν τον τρόπο, το τηλεσκόπιο έχει την ισοδύναμη οξύτητα ενός οργάνου 22.8 m.

Γιατί επιλέχτηκε να κατασκευαστεί το Μεγάλο Διοφθαλμικό Τηλεσκόπιο;

Σχεδόν όλες οι αστρονομικές έρευνες και ανακαλύψεις πριν από το 1950 έγιναν από τα επίγεια οπτικά τηλεσκόπια. Οι κύριες παρατηρητικές πρόοδοι στις ΗΠΑ, την περίοδο 1900-1950, προήλθαν από τηλεσκόπια κτισμένα στην νοτιοδυτική περιοχή χρησιμοποιώντας φωτογραφικές μεθόδους.

Μετά από τον ΙΙ παγκόσμιο πόλεμο, οι τεχνολογίες που αναπτύχθηκαν για το ραντάρ και τους πυραύλους  εφαρμόστηκαν στην αστρονομία, χρησιμοποιώντας όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα στην παρατήρηση, καθώς και στην άμεση εξερεύνηση του ηλιακού συστήματος. Αυτές οι πρόοδοι, μαζί με την ανάπτυξη της ηλεκτρονικής απεικόνισης, ανέβασαν τις επιδόσεις της αστρονομίας σε όλα τα μήκη κύματος. Εντούτοις, καμία σημαντική πρόοδος δεν επιτεύχθηκε στα επίγεια τηλεσκόπια. Δεν χτίστηκε κανένα τηλεσκόπιο ισχυρότερο από το Palomar των 200 ιντσών, που ολοκληρώθηκε το 1947.

Σήμερα ο ρυθμός των τεχνολογικών προόδων στο διάστημα έχει επιβραδυνθεί. Τα μελλοντικά όργανα στο διάστημα, που θα είναι πιο ισχυρά από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble (HST) ή παρόμοια παρατηρητήρια που λειτουργούν όμως σε άλλα μήκη κύματος, θα είναι και πολύ ακριβά και θα καθυστερήσουν αρκετά.

Έχει αναγνωριστεί από όλους ότι, για τις οπτικές και υπέρυθρες παρατηρήσεις, τα νέα προηγμένα τηλεσκόπια στην κορυφή μεγάλων οροσειρών προσφέρουν τεράστιες δυνατότητες για μελλοντικές ανακαλύψεις στην αστρονομία και αστροφυσική, με πολύ μικρότερο κόστος.

Αν θέλουμε να συλλέξουμε καλύτερες εικόνες του διαστήματος - μία τάξη μεγέθους περισσότερο - από ό,τι κάνει το Hubble, μπορούμε  να το κάνουμε και από το έδαφος, που επιτρέπουν λεπτομερή ανάλυση των πιο εξασθενημένων και των πιο απόμακρων πηγών. Επιπλέον, στο έδαφος μπορεί να γίνει εκμετάλλευση των πιο πρόσφατων αισθητήρων και πιο γρήγορων κομπιούτερ.

Αυτές οι βελτιώσεις των τεχνικών διορθώνουν το πρόβλημα του ατμοσφαιρικού θολώματος και της οξύτητας της εικόνας, σε ένα επίπεδο πολύ καλύτερο του Hubble.

Πλεονεκτήματα του LBT έναντι του Hubble

• Μεγάλη επιφάνεια συλλογής με περισσότερη ευαισθησία στα εξασθενημένα αντικείμενα.

• Υψηλή ποιότητα απεικόνισης μέσω παθητικών και ενεργητικών ελέγχων των αστρικών εικόνων λόγω της ατμοσφαιρικής εξασθένισης  αλλά και άλλων παρεκκλίσεων.

• Ειδική σχεδίαση για την ελαχιστοποίηση της θερμικής ακτινοβολίας υποβάθρου.

• Ευπροσάρμοστη οργάνωση και γρήγορη εναλλαγή των οπτικών σχηματισμών για να αξιοποιηθούν στο μέγιστο οι συγκεκριμένες συνθήκες παρατήρησης.

• Υψηλή χωρική ανάλυση

• Χαμηλό κόστος κατασκευής και λειτουργίας