Keck Observatory: De mest vitenskapelig produktive teleskopene

Keck I og Keck II-teleskoper ved Mauna Kea-observatoriene ved solnedgang på Big Island of Hawaii.

Getty Images / Julie Thurston Photography

De W.M. Keck-observatoriet og dens to ti meter brede teleskoper sitter høyt på toppen White Mountain vulkansk fjell på Hawaii. Disse tvillingteleskopene, som er følsomme for optisk og infrarødt lys, er blant verdens største og mest produktive instrumenter. Hver natt gjør de det mulig for astronomer å se på objekter så nært som verdener i vårt eget solsystem og så langt unna som noen av de tidligste galaksene i kosmos.

Raske fakta: Keck Observatory

• Keck Observatory har to ti-meters speil, som hver består av 36 sekskantede elementer som fungerer sammen som et enkelt speil. Hvert speil veier 300 tonn og bæres av 270 tonn stål.
• Volumet til hver teleskopkuppel er mer enn 700 000 kubikkfot. Kuppelene avkjøles hele dagen og holdes ved eller under frysepunktet for å forhindre forvrengning av speilene på grunn av varme.
• Keck Observatory var det første store anlegget som brukte adaptiv optikk og laserguidestjerner. Den bruker nå nesten et dusin instrumenter for å avbilde og studere himmelen. Fremtidige instrumenter inkluderer en planetfinner og en kosmisk kartlegger.

Keck-teleskopteknologi

W.M. Keck Observatory bruker banebrytende instrumenter for å observere universet, inkludert noen som hjelper det å dissekere lyset fra fjerne objekter. Disse spektrografene, sammen med infrarøde kameraer, holder Keck i forkant av astronomiforskningen. De siste årene har observatoriet også installert adaptive optikksystemer som hjelper speilene med å kompensere for atmosfærens bevegelser som kan gjøre utsikten uskarp. Disse systemene bruker lasere for å lage 'guidestjerner' høyt på himmelen.

En laserguidestjerne som forplantes fra Keck II-teleskopet. Dette brukes til å 'klargjøre' visningen for teleskopet ved hjelp av adaptiv optikk. Keck-observatoriet

De adaptive optikklaserne hjelper til med å måle atmosfæriske bevegelser og deretter korrigere turbulensen ved hjelp av et deformerbart speil som endrer form 2000 ganger per sekund. Keck II-teleskopet ble det første store teleskopet på verdensbasis som utviklet og installerte et AO-system i 1988 og var det første som distribuerte lasere i 2004. Systemene har gitt en enorm forbedring i bildeklarheten. I dag bruker mange andre teleskoper adaptiv optikk for å forbedre utsikten også.

Keck 1-speilet. Den er 10 meter over og laget av 36 segmenter. W. M. Keck-observatoriet

Keck oppdagelser og observasjoner

Mer enn 25 prosent av observasjonene gjort av amerikanske astronomer gjøres ved Keck Observatory, og mange av dem nærmer seg og overgår til og med utsikten fra Hubble-romteleskopet (som gjør sin observasjon fra høyt over jordens atmosfære).

Keck Observatory lar seerne studere objekter i synlig lys og deretter utover, inn i det infrarøde. Det brede spekteret av observasjonsrom er det som gjør Keck så vitenskapelig produktiv. Det åpner opp et rike av interessante objekter for astronomer som ikke kan observeres i synlig lys.

Blant dem er stjernefødselsregioner som ligner på de kjenteOriontåkenog varme unge stjerner . Ikke bare lyser de nyfødte stjernene i synlig lys, men de varmer opp skyene av materiale som dannet deres 'rede'. Keck kan kikke inn i stjernebarnehagen for å se prosessene med stjernefødsel. Teleskopene tillot observasjoner av en slik stjerne, kalt Gaia 17bpi, et medlem av en klasse av varme unge stjerner kalt 'FU Orionis'-typer. Studien hjalp astronomer med å samle mer informasjon om disse nyfødte stjernene som fortsatt er skjult i fødselsskyene deres. Denne har en skive av materiale som 'faller inn i' stjernen i pass og starter. Det får stjernen til å lysere av og til, selv når den vokser.

Et kunstnerkonsept om en utbrytende ung stjerne som den som ble studert ved Keck. Den er fortsatt begravd i skyen av gass og støv, som snurrer med den. Av og til føres materiale til stjernen via dens magnetiske felt. Det lyser opp stjernen midlertidig. IPAC

I den andre enden av universet har Keck-teleskopene blitt brukt til å observere en ekstremt fjern sky av gass som eksisterte kort tid etter universets fødsel, for rundt 13,8 milliarder år siden. Denne fjerne gassklumpen er ikke synlig for det blotte øye, men astronomer kan finne den ved å bruke spesialiserte instrumenter på teleskopet for å observere en veldig fjern kvasar. Lyset skinte gjennom skyen, og fra dataene oppdaget astronomer at skyen var laget av uberørt hydrogen. Det betyr at den eksisterte på et tidspunkt da andre stjerner ennå ikke hadde 'forurenset' verdensrommet med sine tyngre elementer. Det er et blikk på forhold tilbake da universet bare var 1,5 milliarder år gammelt.

Denne simuleringen av galakser og gass i det tidlige universet hjelper astronomer som bruker Keck til å studere fjerne gassskyer som fantes i det veldig tidlige og fjerne universet. TNG-samarbeid

Et annet spørsmål som Keck-brukende astronomer ønsker å svare på er 'hvordan ble de første galaksene til?' Siden disse spedbarnsgalaksene er veldig langt unna oss og er en del av det fjerne universet, er det vanskelig å observere dem. For det første er de veldig svake. For det andre har lyset deres blitt 'strukket' av universets ekspansjon og, for oss, vises i det infrarøde. Likevel kan det å forstå dem hjelpe oss å se hvordan vår egen Melkevei ble dannet. Keck kan observere de fjerne tidlige galaksene med sine infrarød-sensitive instrumenter. De kan blant annet studere lyset som sendes ut av varme unge stjerner i disse galaksene (utsendes i ultrafiolett), som sendes ut på nytt av gassskyer som omgir den ungdommelige galaksen. Dette gir astronomer litt innsikt i forholdene i de fjerne stjernebyene på en tid da de bare var spedbarn, som bare begynte å vokse.

Keck Observatory History

Observatoriets historie strekker seg tilbake til begynnelsen av 1970-tallet. Det var da astronomer begynte å se på å bygge en ny generasjon store bakkebaserte teleskoper med de største speilene de kunne lage. Glassspeil kan imidlertid være ganske tunge og tunge å flytte. Det forskerne og ingeniørene ønsket var lette. Astronomer involvert ved University of California og Lawrence Berkeley Labs jobbet med nye tilnærminger for å bygge fleksible speil. De kom opp med en måte å gjøre det på ved å lage segmenterte speil som kunne vinkles og 'justeres' for å lage ett større speil. Det første speilet, kalt Keck I, begynte å observere himmelen i mai 1993. Keck II åpnet i oktober 1996. Disse reflekterende teleskoper har vært i bruk siden.

Siden deres 'første lys'-observasjoner har begge teleskopene vært en del av den siste generasjonen av teleskoper som bruker avansert teknologi for astronomiske studier. Foreløpig brukes observatoriet ikke bare til astronomiske observasjoner, men også for å støtte romfartsoppdrag til planeter som Merkur og den kommendeJames Webb-romteleskopet. Dens rekkevidde er uovertruffen av noe annet nåværende stort teleskop på planeten.

W.M. Keck Observatory administreres av California Association for Research in Astronomy (CARA), som inkluderer samarbeid med Caltech og University of California. NASA er også en del av partnerskapet. W.M. Keck Foundation ga midler til konstruksjonen.

Kilder

• Bildegalleri: Keck. www.astro.ucsc.edu/about/image-galleries/keck/index.html.
• 'Nyheter og hendelser fra IfA. Måling og usikkerhet, www.ifa.hawaii.edu/.
• Opp over verden så høyt. W. M. Keck Observatory, www.keckobservatory.org/.