My lidé máme neukojitelný hlad, abychom pochopili vesmír. Jak řekl Carl Sagan: „Porozumění je extáze.“ Ale abychom pochopili vesmír, potřebujeme lepší a lepší způsoby, jak ho pozorovat. A to znamená jednu věc: velké, obrovské, obrovské dalekohledy.
V této sérii se podíváme na 6 světových super dalekohledů:
- Obří Magellanův dalekohled
- Ohromně velký dalekohled
- 30 metrový dalekohled
- Evropský mimořádně velký dalekohled
- Velký synoptický průzkumný dalekohled
- James Webb Space Telescope
- Širokouhlý infračervený průzkumný dalekohled
Obrovský Magellanův dalekohled (GMT) se staví v Chile v Las Campanas Observatory, kde sídlí předchůdci GMT Magellanův dalekohled. Chilská oblast Atacama je díky své vynikající viditelnosti vynikající polohou pro dalekohledy. Je to poušť ve vysoké nadmořské výšce, takže je extrémně suchá a chladná, s malým světelným znečištěním.
GMT staví USA, Austrálie, Jižní Korea a Brazílie. Výstavba zařízení byla zahájena v roce 2015 a první světlo by mělo být začátkem roku 2020.
Segmentovaná zrcadla jsou vrcholem technologie, pokud jde o super teleskopy, a GMT je postavena na této technologii.
Primární zrcátko GMT se skládá ze 7 samostatných zrcadel: jedno centrální zrcátko obklopené 6 dalšími zrcátky. Společně vytvářejí optický povrch o průměru 24,5 metrů (80 stop). To znamená, že GMT bude mít celkovou plochu pro shromažďování světla 368 metrů čtverečních nebo téměř 4 000 metrů čtverečních. GMT překoná Hubbleův kosmický dalekohled tím, že má rozlišovací schopnost 10krát větší.
Je možné omezit velikost jednotlivých zrcadel, která lze sestavit, a 8,4metrová zrcátka v GMT jsou na hranici konstrukčních metod. Proto se segmentové systémy používají v GMT a v jiných super dalekohledech, které jsou navrhovány a stavěny po celém světě.
Tato zrcadla jsou moderní prvky inženýrství. Každý z nich je vyroben z 20 tun skla a jeho výstavba trvá roky. První zrcadlo bylo obsaženo v roce 2005 a stále bylo leštěno o 6 let později. Ve skutečnosti jsou zrcátka tak masivní, že potřebují 6 měsíců, než vychladnou, když vyjdou ze sádry.
Nejsou to jen plochá, jednoduchá zrcadla. Jsou popisovány spíše jako bramborové lupínky, než aby byly ploché. Jsou asférické, což znamená, že tváře zrcadel mají strmě zakřivené povrchy. Zrcadlo musí mít přesně stejné zakřivení, aby mohlo fungovat společně, což vyžaduje špičkovou výrobu. Paraboloidní tvar zrcátek musí být vyleštěn s přesností větší než 25 nanometrů. To je asi 1/25. Vlnová délka samotného světla!
Ve skutečnosti, kdybyste si vzali jedno z zrcadel GMT a rozložili ho z východního pobřeží na západní pobřeží USA, výška nejvyšší hory v zrcadle by byla pouze 1/2 palce.
Plánuje se, že Giant Magellanův dalekohled začne fungovat pouze se čtyřmi zrcátky. GMT bude mít také další zrcadlo postavené, jen pro případy.
Konstrukce zrcadel GMT vyžadovala zcela nové metody testování a vybavení k dosažení těchto náročných přesností. Celý úkol spadl na arizonskou univerzitu Richard F. Caris Mirror Lab.
Ale GMT je víc než jen jeho primární zrcadlo. Má také sekundární zrcadlo, které je také segmentováno. Každý ze segmentů sekundárního zrcadla musí pracovat ve shodě se svým odpovídajícím segmentem na primárním zrcadle a vzdálenost mezi sekundárním zrcátkem a primárním zrcátkem musí být měřena v rámci jedné části z 500 milionů. To vyžaduje náročné inženýrství pro ocelovou strukturu těla dalekohledu.
Inženýrství za GMT je extrémně náročné, ale jakmile bude v provozu, co nám pomůže dozvědět se o vesmíru?
"Myslím, že opravdu vzrušující věci budou věci, které jsme ještě neměli." -Dr. Robert Kirshner
GMT nám pomůže vypořádat se s mnoha záhadami ve vesmíru, jak vysvětluje dr. Robert Kirshner z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku.
Vědecké cíle GMT jsou dobře stanoveny a ve skutečnosti žádná překvapení neexistují. Cílem GMT je zlepšit naše porozumění některým základním aspektům našeho vesmíru:
- Tvorba hvězd, planet a disků
- Extrasolární planetární systémy
- Hvězdné populace a chemický vývoj
- Shromáždění a vývoj galaxií
- Základní fyzika
- První světlo a reionizace
GMT bude shromažďovat více světla než jakýkoli jiný dalekohled, který máme, a proto je jeho vývoj tak přísně sledován. Bude to první ‘rozsah, který bude přímo zobrazovat extrasolární planety, což bude nesmírně vzrušující. S GMT můžeme vidět barvu planet a možná i počasí.
Jsme zvyklí vidět obrázky Jupiterových bouřkových pásem a jevy počasí na jiných planetách v naší Sluneční soustavě, ale vidět něco podobného na extra-slunečních planetách bude ohromující. To je něco, o čem bude i náhodný člověk zaujatý vesmírem okamžitě fascinován. Je to jako ožít sci-fi.
Samozřejmě jsme stále daleko od toho, co se děje. S prvním světlem, které se neočekává až do začátku roku 2020, musíme být velmi trpěliví.
