Telescoape Keck

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Telescoape Keck
Keck obervatories.jpg
Cele două telescoape gemene Keck I și II
Observator Observatorul WM Keck
Corp Asociația California pentru Cercetare în Astronomie
Stat Statele Unite Statele Unite
Locație Mauna Kea , Insulele Hawaii
Coordonatele 19 ° 49'34.68 "N 155 ° 28'27.88" W / 19.8263 ° N 155.47441 ° W 19.8263; -155.47441 Coordonate : 19 ° 49'34.68 "N 155 ° 28'27.88" W / 19.8263 ° N 155.47441 ° W 19.8263; -155.47441
Altitudine 4 145 m slm
Climat Munte înalt tropical
Incorporat Keck I în 1993 ,
Keck II în 1996
Caracteristici tehnice
Tip Telescop reflectorizant
Lungime de undă Optic, aproape în infraroșu
Diametrul primar 10 m fiecare oglindă
Rezoluție unghiulară 0,04 până la 0,4 secunde de arc pentru telescoape individuale, în funcție de obiectul observat și instrumentele utilizate
Zonă fiecare 76 [1]
Distanța focală 17,5 m (f / 1,75)
Cadru altazimut
Dom Sferic
Site-ul oficial

Observatorul "Keck" este un observator astronomic format din două telescoape cu reflector dublu, situat în 4 145 m slm , pe vârful vulcanului Mauna Kea , din Insulele Hawaii . Împreună cu numeroase alte observatoare internaționale, constituie Observatorul Mauna Kea .

Datorită miilor de kilometri de ocean și înălțimii de peste 4 kilometri , care reduce atmosfera și distorsiunile pe care le induce, acest site este un loc ideal pentru observații astronomice . Mai mult, poluarea luminoasă este foarte scăzută, deoarece zonele înconjurătoare sunt relativ slab populate.

Cele două telescoape sunt de tip Ritchey-Chrétien , cu montură altazimut și sisteme optice active și adaptive . Oglinda primară a fiecăruia dintre cele două telescoape are un diametru de aproximativ 10 metri , ceea ce le face al doilea cel mai mare telescop optic din lume , după Gran Telescopio Canarias . Cele două instrumente funcționează în mod unic sau chiar împreună, formând un interferometru lung de 85 de metri. Telescoapele-interferometre Keck sunt printre cele mai mari instrumente optice / cu infraroșu apropiat din lume.

Descriere

În 1985 Howard B. Keck , Fundația WM Keck, a donat 70 de milioane de dolari pentru finanțarea proiectării și construcției primului dintre cele două telescoape, Keck I. Cheia care a permis construcția sa a fost capacitatea de a pune împreună oglinzi mai mici pentru a forma una mare. De fapt, oglinzile primare nu sunt monolitice, ci sunt alcătuite din 36 de segmente hexagonale , care parcă ar fi dale formează o singură suprafață reflectorizantă de 10 metri în diametru; acest lucru le-a făcut construcția mult mai ușoară, ceea ce ar fi fost aproape imposibil în cazul unei oglinzi monolitice.

Fiecare segment este realizat din sticlă ceramică Zerodur [2] și este menținut stabil de un sistem optic activ care combină un suport format dintr-o structură extrem de solidă și flexibilă și un set de actuatoare care se adaptează astfel încât diferitele segmente să mențină configurația corectă. În timpul observațiilor, un computer controlează sistemul de senzori și actuatoare modificând poziția fiecărui segment în funcție de poziția segmentelor învecinate cu o precizie de 4 nm . Calculul și modificarea poziției diferitelor segmente se face de două ori pe secundă și servește la echilibrarea distorsiunilor datorate gravitației .

Cele două telescoape Keck și telescopul Subaru în zori.

Keck I și Keck II sunt telescoape de tip Ritchey-Chrétien și suporturile lor de altazimut suportă o greutate de aproximativ 300 de tone , dintre care 270 de tone de oțel . Primul telescop, Keck I, a fost inaugurat în mai 1993 , în timp ce geamănul Keck II în 1996 .

Ambele telescoape sunt echipate cu un sistem optic adaptiv care compensează distorsiunile datorate turbulențelor atmosferice, sistem care pentru prima dată în acest caz a fost instalat pe un telescop mare. A fost actualizat și reînnoit constant de-a lungul anilor pentru a include un instrument pentru crearea unei stele artificiale cu ajutorul unui laser . În prezent, numai telescopul Keck II este echipat cu laser; pe telescopul Keck I este instalat și prima lumină este planificată pentru sfârșitul anului 2009 . NSF în 2017 a alocat fonduri suplimentare pentru a oferi Keck II un controler în timp real mai bun pentru sistemul său OA , precum și o cameră mai bună pentru a-și accelera capacitatea de a compensa schimbările atmosferice și de a oferi cele mai clare imagini posibile. [3]

Cele două telescoape sunt echipate cu o serie de instrumente: camere digitale , spectrografe care observă cerul în spectrul vizibil și în infraroșul apropiat .

Observatorul WM Keck este administrat de Asociația California pentru Cercetare în Astronomie (CARA), o organizație non-profit al cărei consiliu director este reprezentant al Institutului de Tehnologie din California (Caltech) și al Universității din California . Construcția celor două telescoape a fost posibilă datorită fondurilor private oferite de Fundația WM Keck pentru o sumă egală cu 140 de milioane de dolari. NASA s-a alăturat ca partener în octombrie 1996, când Keck II a început să observe.

Timpul de observare al celor două telescoape este gestionat de diferite instituții: Caltech, Universitatea din Hawaii și Universitatea din California acceptă și examinează cererile făcute de cercetătorii lor; NASA acceptă cereri din partea cercetătorilor din Statele Unite , în timp ce Observatorul Național de Astronomie Optică (NOAO) acceptă cererile din partea cercetătorilor din întreaga lume. [4]

Interferometrul Keck

Interferometrul Keck atinge o rezoluție unghiulară de 5 miliarcosecunde datorită distanței de 85 de metri care separă cele 2 telescoape gemene Keck.

Cele două telescoape Keck I și Keck II pot lucra împreună într-o configurație interferometrică , formând așa-numitul interferometru Keck . Proiectul face parte din Programul NASA Origins, care face parte din domenii fundamentale de cercetare, cum ar fi formarea galaxiilor , stelelor și sistemelor planetare , căutarea acestora din urmă în jurul stelelor din afara sistemului solar și nașterea vieții pe Pământ . Combinația de lumină din cele două telescoape este utilizată pentru a analiza emisiile de lumină ale obiectelor care înconjoară stelele în căutarea unor planete gigantice gazoase sau pentru a analiza discul de acumulare al stelelor tinere. Sistemul a fost, de asemenea, dezvoltat datorită contribuției de 200 de milioane de dolari puse la dispoziție de Fundația WM Keck și de NASA care s-au alăturat proiectului în 1996.

Puterea de rezolvare de-a lungul direcției care separă cele două telescoape este echivalentă cu cea a unei oglinzi de același diametru, care în cazul interferometrului Keck este egal cu 85 de metri. De-a lungul acestei axe, interferometrul are o rezoluție unghiulară de 5 miliarcosecunde ( mas ) la o lungime de undă de 2,2 um și 24 mas la 10 um. În configurația cu sensibilitate mai mare, interferometrul atinge magnitudinile 21 și respectiv 10 în benzile infraroșii K și N, cu un timp de expunere de 1 000 de secunde și un raport semnal / zgomot de 10.

Interferometrul, pentru a efectua diferite tipuri de observații chiar și pe lungimi de undă diferite, are instrumente diferite. Cu toate acestea, lipsa unor telescoape suplimentare face acest sistem nepotrivit pentru generarea de imagini interferometrice ; instrumentul a fost dezvoltat pentru a maximiza tehnica de anulare interferometrică și pentru a efectua măsurători de înaltă precizie ale diametrelor unghiulare . Interferometrul Keck a fost activat pentru prima dată în septembrie 2005 , cu o demonstrație a tehnicii de anulare interferometrică.

Telescopul Keck I este, de asemenea, utilizat independent cu tehnica de interferometrie a măștii de deschidere .

Instrumentaţie

Oglindă primară

Trupa vizibilă

  • DEIMOS ( Spectrograf multi-obiect cu imagini extragalactice profunde) este capabil să colecteze spectre de până la 130 de galaxii sau mai multe într-o singură expunere. În modul „Mega Mask”, DEIMOS poate colecta simultan spectre de până la 1 200 de obiecte, folosind un filtru special cu bandă îngustă.
  • HiRes , ( Spectrometrul Echelle de înaltă rezoluție ) este cel mai sofisticat și complex instrument al observatorului Keck, rupe lumina care intră în mii de canale de culoare măsurându-i intensitatea . Capacitățile sale spectrale au condus la descoperiri revoluționare, cum ar fi detectarea planetelor în afara sistemului solar și dovezi directe ale modelului teoriei Big Bang. Acest instrument a detectat mai multe exoplanete decât orice alt instrument terestru. Precizia vitezei radiale este de până la un metru pe secundă (1,0 m / s). Limita de detecție a instrumentului la 1 UA este de 0,2 Mj .
  • ESI ( Echellette Spectrograph Imager ) Un spectrograf și vizualizator de înaltă rezoluție surprinde spectre de galaxii și quasare foarte slabe într-un interval de la lumina albastră la infraroșu într-o singură expunere. Este un instrument multimodal care permite utilizatorilor să comute între trei moduri pe parcursul unei nopți. El a produs unele dintre cele mai bune imagini non-AO (Adaptive Optics) la observator
  • LRIS ( Spectrograf de imagistică cu rezoluție redusă ) este un instrument cu lumină slabă capabil să dobândească spectre și imagini ale celor mai îndepărtate obiecte din univers. Instrumentul este echipat cu un braț dublu (albastru și roșu) [5] pentru a explora populațiile stelare de galaxii îndepărtate, nuclei galactici activi, grupuri de galaxii, quasare. Instrumentul este printre primele instalate pe telescoapele Keck și, datorită cercetărilor bazate pe studiul supernovei, a făcut posibilă descoperirea expansiunii accelerate a universului , o descoperire care a dus la premiul Nobel în 2011. [6] În 2021 a fost actualizat în urma scăderii performanței la lungimi de undă mai mari (lumină roșie). [7]

Aproape în infraroșu (1,5 µm)

  • MOSFIRE ( Spectrometru cu mai multe obiecte pentru explorarea în infraroșu ) [8] este un instrument de a treia generație pentru Observatorul WM Keck. MOSFIRE a fost livrat la observatorul Keck la începutul anului 2012, a fost instalat pe Keck I și a făcut prima lumină pe 4 aprilie a aceluiași an. Este un spectrograf cu mai multe obiecte pentru analiza în infraroșu cu o cameră cu câmp larg pentru infraroșu apropiat (0,97 - 2,41 µm). O particularitate a MOSFIRE este unitatea fantă criogenică configurabilă (CSU, Configurable Slit Unit), telecomandă reconfigurabilă în câteva minute, fără a fi necesară restabilirea valorilor termice. Instrumentul a fost dezvoltat de grupuri de la Universitatea din California , Los Angeles (UCLA), Institutul de Tehnologie din California (Caltech) și Universitatea din California, Santa Cruz , (UCSC).
    • MOSFIRE a fost proiectat pentru a fi amplasat pe focalizarea Cassegrain a telescopului Keck I, unde va oferi capacități de vizualizare și spectroscopie a obiectelor slabe complementare spectrografului optic Lris cu braț dublu (0,3-1,0 µm). [8]
  • LGS - AO ( LASER GUIDE STAR - OPTICS ADAPTIVE) [9] Keck Laser Guide Star extinde gama de obiective disponibile pentru studiu cu sistemele optice adaptive ale Keck I și Keck II. Laserele de sodiu excită atomii de sodiu prezenți în atmosferă la 90 km deasupra suprafeței pământului. Laserul creează o stea artificială care permite sistemului optic adaptiv al lui Keck să îndrepte ținte în cer cantitativ de 70-80 de ori mai mare decât observațiile fără lasere.
  • NIRC ( Camera cu infraroșu apropiat ) Camera cu infraroșu apropiat este atât de sensibilă încât ar putea detecta echivalentul unei singure flăcări de lumânare pe lună. Această sensibilitate îl face ideal pentru studii ultra-profunde de formare și evoluție a galaxiei, căutarea proto-galaxiilor și imagistica cuasar. Acesta a oferit studii inovatoare ale centrului nostru galactic și este folosit pentru a studia discurile protoplanetare și regiunile de formare a stelelor de mase mari. NIRC a fost dezafectat în 2010.
  • NIRC-2 / AO (Adaptive Optics) [10] Evoluția NIRC, este combinată cu sistemul optic adaptiv al lui Keck și produce imagini de înaltă rezoluție și spectroscopice într-un interval de 1-5 micrometri (µm). Utilizările tipice sunt cartarea și studiul caracteristicilor de suprafață ale corpurilor sistemului solar, căutarea exoplanetelor, analiza morfologiei galaxiilor îndepărtate.
  • OSIRIS ( Spectrograf de câmp integrat cu infraroșu pentru suprimarea OH). Este unul s pettrografo câmp integral vizualizator imagini în infraroșu ( de la 1 până la 2,5 micrometri) la OH (text eliminat idrosside ). Combinați capacitățile unui spectrograf tradițional cu cele ale unei camere. Funcționează în infraroșu apropiat pentru a fi utilizat cu sistemul optic adaptiv Keck 1. OSIRIS analizează spectrele de undă într-un câmp vizual îngust pentru a oferi o serie de imagini la diferite lungimi de undă. Instrumentul permite astronomilor să ignore lungimile de undă în care pâlpâie atmosfera Pământului din cauza emisiilor de molecule de hidroxid (OH), permițând astfel detectarea obiectelor de zece ori mai slabe decât cu instrumentele disponibile anterior. Instalat inițial pe Keck II pe 22 februarie 2005 cu prima lumină , OSIRIS a fost mutat pe telescopul Keck 1 în ianuarie 2012.

Rezultate științifice

  • În ianuarie 2017, au fost prezentate două studii separate [13] care au produs primele imagini ale unui disc protoplanetar [14] și a unei pitice brune [15] care orbitează în jur de 23 UA de la steaua însoțitoare. Studiul a fost posibil datorită unui nou coronograf Vortice combinat cu NIRC-2
  • În februarie 2017, a fost făcut public un catalog de informații obținute într-o cercetare de douăzeci de ani efectuată cu instrumentul HiRes [16] , cuprinzând peste 61.000 de măsurători individuale de peste 16.000 de stele
  • Un studiu bazat pe observații directe ale HR 8799 a permis verificarea cu o bună aproximare a faptului că cele 4 planete ale sistemului stelar sunt în rezonanță una cu cealaltă [17].
  • Cercetările publicate [18] în decembrie 2018 confirmă descoperirea unui nor de gaz necontaminat , o rămășiță a imensului nor de gaz care s-a răspândit după Big Bang. Întrucât faza evolutivă ulterioară a stelelor populației III (primele stele create) cu explozia și difuzia lor consecventă a metalelor grele amestecate cu gazul primordial l-ar fi poluat pe acesta din urmă, concentrația acestor elemente, de ordinul 1 din 10 000 comparativ cu cel prezent în Soarele nostru ar atesta că acest nor ar fi unul dintre rămășițele rare ale gazului format în universul timpuriu. [19]
  • În iulie 2019, un studiu realizat cu spectrograful KCWI pe o pereche de quasare și gazul din jurul acestora a fost făcut public, demonstrând modul în care formarea de noi stele este alimentată de gaze reci transportate pe căi filamentoase, aproape ca în conductele de gaz . [20]

Notă

  1. ^ Spacecrafhits - Fapte Keck
  2. ^ (EN) Hans F. Morian, Peter Hartmann, Ralf Jedamzik, Hartmut W. Honess, Zerodur for Telescopes Large Segmented (PDF) pe schott.com, SCHOTT Glas. Adus 17/08/2009 .
  3. ^ (EN) Alison Klesman, premii de finanțare NSF pentru actualizări la un telescop de clasă mondială , astronomy.com pe 18 decembrie 2017.
  4. ^ (EN) Observing at WMKO , on www2.keck.hawaii.edu, WM Keck Observatory. Adus 17/08/2009 .
  5. ^ Spectrometru de imagistică cu rezoluție redusă (LRIS) , la www2.keck.hawaii.edu , WM Keck Observatory. Adus pe 4 august 2020 .
  6. ^ (EN) Premiul Nobel pentru fizică acordat pentru accelerarea extinderii universului pe keckobservatory.org, 5 octombrie 2011.
  7. ^ (EN) Observatorul WM Keck realizează prima lumină cu Lris Upgrade pe keckobservatory.org, 3 mai 2021.
  8. ^ a b MOSFIRE capabilități bazate pe știință , pe irlab.astro.ucla.edu .
  9. ^ Sistem de ghidare laser la Keck , la www2.keck.hawaii.edu .
  10. ^ Specificații NIRC2 , la www2.keck.hawaii.edu .
  11. ^ Primele imagini directe ale unei protoplanete și ale unui pitic maro cu sistem dublu , la exoplanets.nasa.gov .
  12. ^ Știință zilnic
  13. ^ Primele rezultate științifice ale noului „Planet Imager” , pe nasa.gov .
  14. ^ Disc protoplanetar detectat de Keck , la iopscience.iop.org .
  15. ^ Coronograf cu vortex în infraroșu: prima imagine a HIP 79124 B , la iopscience.iop.org .
  16. ^ Carnegie Science: un nou catalog folosind viteza radială , pe media.inaf.it .
  17. ^ Imagistica directă a unui sistem cu 4 planete în rezonanță , la manyworlds.space .
  18. ^ (RO) Explorarea originilor unui nou nor de gaz aparent lipsit de metale la z = 4,4 , în Notificări lunare ale Royal Astronomical Society , 12 decembrie 2018.
  19. ^ (EN) Astronomii găsesc un „nor fosil” necontaminat de la Big Bang , despre astronomy.com, 20 decembrie 2018.
  20. ^ Conducte spirale pentru hrănirea galaxiilor , pe media.inaf.it , 4 iulie 2019.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității VIAF (EN) 127 107 577 · ISNI (EN) 0000 0000 8758 7609 · LCCN (EN) nr90011358 · WorldCat Identities (EN) lccn-nr90011358