Wie Carl Sagan sagte: "Verstehen ist Ekstase." Aber um das Universum zu verstehen, brauchen wir immer bessere Möglichkeiten, es zu beobachten. Und das bedeutet eines: große, riesige, riesige Teleskope.
In dieser Serie werden sechs Super-Teleskope gebaut:
- Das riesige Magellan-Teleskop
- Das überwältigend große Teleskop
- 30 Meter Teleskop
- Das europäische extrem große Teleskop
- Großes synoptisches Vermessungsteleskop
- James Webb Weltraumteleskop
- Das Weitfeld-Infrarot-Vermessungsteleskop
Das 30-Meter-Teleskop (TMT) wird von einer internationalen Gruppe von Ländern und Institutionen gebaut, wie es viele Superteleskope tun. Tatsächlich sind sie stolz darauf, darauf hinzuweisen, dass das internationale Konsortium hinter dem TMT fast die Hälfte der Weltbevölkerung repräsentiert. China, Indien, USA, Japan und Kanada. Das Projekt benötigt so viele Partner, um die Kosten zu tragen; geschätzte 1,5 Milliarden US-Dollar.
Das Herz eines der Superteleskope der Welt ist der Hauptspiegel, und das TMT ist nicht anders. Der Hauptspiegel für das TMT hat offensichtlich einen Durchmesser von 30 Metern. Es ist ein segmentiertes Design, das aus 492 kleineren Spiegeln besteht, von denen jeder ein 1,4-Meter-Sechseck hat.
Die Lichtsammelfähigkeit des TMT beträgt das 10-fache des Keck-Teleskops und das 144-fache des Hubble-Weltraumteleskops.
Das TMT ist jedoch mehr als nur ein riesiger „leichter Eimer“. Es zeichnet sich auch durch andere Funktionen aus, die die Wirksamkeit eines Superteleskops definieren. Eine davon ist die sogenannte beugungsbegrenzte räumliche Auflösung (DLSR).
Wenn ein Teleskop auf entfernte Objekte gerichtet ist, die nahe beieinander erscheinen, kann das Licht von beiden so weit gestreut werden, dass die beiden Objekte als eins erscheinen. Beugungsbegrenzte räumliche Auflösung bedeutet, dass bei der Beobachtung eines Sterns oder eines anderen Objekts durch ein Zielfernrohr kein Licht von diesem Objekt durch Defekte im Teleskop gestreut wird. Das TMT kann Objekte, die nahe beieinander liegen, leichter unterscheiden. Wenn es um DLSR geht, wird das TMT den Keck um den Faktor 3 und den Hubble bei einigen Wellenlängen um den Faktor 10 überschreiten.
Entscheidend für die Funktion großer, segmentierter Spiegel wie des TMT ist die aktive Optik. Durch die Steuerung der Form und Position jedes Segments ermöglicht die aktive Optik dem Primärspiegel, Änderungen des Windes, der Temperatur oder der mechanischen Belastung des Teleskops auszugleichen. Ohne aktive Optik und die adaptive Optik der Schwestertechnologie, die atmosphärische Störungen ausgleicht, würde ein Teleskop, das größer als etwa 8 Meter ist, nicht richtig funktionieren.
Das TMT arbeitet im nahen ultravioletten, sichtbaren und nahen Infrarot. Es wird kleiner sein als das europäische extrem große Teleskop (E-ELT), das einen 39-Meter-Primärspiegel haben wird. Das E-ELT arbeitet in den optischen und infraroten Wellenlängen.
Die Superteleskope der Welt sind Giganten. Nicht nur in der Größe ihrer Spiegel, sondern auch in ihrer Masse. Die bewegte Masse des TMT wird etwa 1.420 Tonnen betragen. Das schnelle Bewegen des TMT ist Teil des Designs des TMT, da es schnell reagieren muss, wenn so etwas wie eine Supernova entdeckt wird. Der detaillierte wissenschaftliche Fall fordert die TMT auf, innerhalb von 5 bis 10 Minuten ein neues Ziel zu erreichen.
Dies erfordert ein komplexes Computersystem, um die wissenschaftlichen Instrumente, die Spiegel, die aktive Optik und die adaptive Optik zu koordinieren. Dies war eine der ersten Herausforderungen des TMT-Projekts. Dadurch kann das TMT auf vorübergehende Phänomene wie Supernovae reagieren, wenn es von anderen Teleskopen wie dem Large Synoptic Survey Telescope entdeckt wird.
Das TMT wird die meisten wichtigen Fragen der heutigen Astronomie und Kosmologie untersuchen. Hier ist eine Übersicht über wichtige Themen, die im TMT behandelt werden:
- Die Natur der Dunklen Materie
- Die Physik extremer Objekte wie Neutronensterne
- Frühe Galaxien und kosmische Reionisierung
- Galaxienbildung
- Supermassive schwarze Löcher
- Erkundung der Milchstraße und der nahe gelegenen Galaxien
- Die Geburt und das frühe Leben von Sternen und Planeten
- Zeitbereichswissenschaft: Supernovae und Gammastrahlenexplosionen
- Exoplaneten
- Unser Sonnensystem
Dies ist natürlich eine umfassende Liste von Themen. Es lässt sehr wenig aus und ist ein Beweis für die Leistungsfähigkeit und Wirksamkeit des TMT.
Die Rohleistung des TMT steht außer Frage. Sobald es in Betrieb ist, wird es unser Verständnis des Universums an mehreren Fronten verbessern. Der tatsächliche Standort des TMT könnte jedoch noch in Frage stehen.
Der ursprüngliche Standort für das TMT war Mauna Kea, der 4.200 Meter hohe Gipfel in Hawaii. Mauna Kea ist ein ausgezeichneter Ort und beherbergt mehrere Teleskope, insbesondere das Keck-Observatorium, das Gemini-Teleskop, das Subaru-Teleskop, das Kanada-Frankreich-Hawaii-Teleskop und das James Clerk Maxwell-Teleskop. In Mauna Kea befindet sich auch die westlichste Antenne des Very Long Baseline Array.
Der Streit zwischen einigen Hawaiianern und der TMT ist an anderer Stelle gut dokumentiert, aber die grundlegende Beschwerde über die TMT ist, dass die Spitze von Mauna Kea heiliges Land ist und sie möchten, dass die TMT an anderer Stelle gebaut wird.
Die Organisationen, die hinter dem TMT stehen, möchten weiterhin, dass es in Mauna Kea errichtet wird, und um den Streit herum läuft ein Rechtsverfahren. Während dieses Prozesses identifizierten sie mehrere mögliche alternative Standorte für das Teleskop, einschließlich La Palma auf den Kanarischen Inseln. Das Space Magazine wandte sich an den TMT-Observatoriumswissenschaftler Christophe Dumas, PhD., Wegen der möglichen Verlagerung des TMT an einen anderen Standort.
Dr. Dumas sagte uns: „Mauna Kea bleibt aufgrund seiner hervorragenden Beobachtungsbedingungen und der Synergie mit anderen TMT-Partnereinrichtungen, die bereits auf dem Berg vorhanden sind, der bevorzugte Standort für das TMT. Seine sehr hohe Höhe von fast 14.000 Fuß macht es zur wichtigsten astronomischen Stätte auf der Nordhalbkugel. Der Himmel über Mauna Kea ist sehr stabil, wodurch sehr scharfe Bilder erhalten werden können. Es hat auch eine hervorragende Transparenz, geringe Lichtverschmutzung und stabile kalte Temperaturen, was die Empfindlichkeit für Beobachtungen im Infrarot verbessert. “
Der bevorzugte sekundäre Standort in La Palma beherbergt über 10 andere Teleskope. Würde eine Verlagerung auf die Kanarischen Inseln die Wissenschaft des TMT beeinträchtigen? Dr. Dumas sagt, dass der Standort auf den Kanarischen Inseln ebenfalls ausgezeichnet ist und ähnliche atmosphärische Eigenschaften wie Mauna Kea aufweist, einschließlich Stabilität, Transparenz, Dunkelheit und Bruchteil klarer Nächte.
Dr. Dumas erklärt: „La Palma befindet sich auf einer niedrigeren Höhe und ist im Durchschnitt wärmer als Mauna Kea. Diese beiden Faktoren verringern die TMT-Empfindlichkeit bei einigen Wellenlängen im Infrarotbereich des Spektrums. “
Dr. Dumas sagte dem Space Magazine, dass diese verringerte Empfindlichkeit im Infrarot durch die Planung verschiedener Beobachtungsaufgaben etwas überwunden werden kann. "Dieses spezielle Problem kann teilweise durch die Implementierung einer adaptiven Planung von TMT-Beobachtungen gemildert werden, um die Ausführung der anspruchsvollsten Infrarotprogramme mit den besten atmosphärischen Bedingungen über La Palma abzustimmen."
Am 3. März wurden 44 Tage Gerichtsverhandlungen in der TMT abgeschlossen. In dieser Zeit sagten 71 Menschen für und gegen den Bau des TMT auf Mauna Kea aus. Diejenigen, die gegen das Teleskop sind, sagen, dass der Ort heiliges Land ist und keine Teleskopkonstruktion mehr darauf haben sollte. Diejenigen für die TMT sprachen sich für die Wissenschaft aus, die die TMT allen bieten wird, und für die Bildungschancen, die sie den Hawaiianern bieten wird.
Obwohl sich der Bau verzögert hat und die Leute vor Gericht gegangen sind, um das Projekt zu stoppen, scheint es, als würde das TMT definitiv irgendwo gebaut. Die Finanzierung ist vorhanden, das Design ist fertiggestellt und die Herstellung der Komponenten ist im Gange. Die Verzögerungen bedeuten, dass das erste Licht des TMT noch ungewiss ist, aber sobald wir dort ankommen, wird das TMT ein weiterer Wegbereiter sein, genau wie die anderen Superteleskope der Welt.
