Очень большой телескоп vlt чили сообщение
Обновлено: 07.07.2024
История Очень Большого Телескопа началась еще в 1953 году, когда сотрудник Лейденской обсерватории Ян Оорт поднял глаза к небу и… Нет, он не увидел, что Галактика вращается. Он вообще в очередной раз не увидел ничего: в Европе не так много ясных ночей, да и качество атмосферы в Лейдене оставляло желать лучшего. Оорт и Вальтер Бааде подняли вопрос о том, что хорошо бы сделать так, чтобы создать объединенную европейскую обсерваторию, причем где-то за пределами Европы. Желательно вообще в Южном полушарии, поскольку именно оттуда видны ближайшие спутники нашей Галактики — Большое и Малое Магеллановы облака — и много других очень интересных астрономических объектов. Тогда там не было крупных телескопов.
Very Large Telescope ( Очень большой телескоп , сокр. VLT) — комплекс из четырёх отдельных 8,2-метровых оптических телескопов (UT1-UT4): телескопы Анту (Antu), Куйен (Kueyen), Мелипал (Melipal), Йепун (Yepun), объединённых в одну систему, построенную и управляемую Европейской Южной Обсерваторией. Является частью Паранальской обсерватории на Серро Параналь, на высоте 2635 м в Чили.
Строительство, модернизация
В ночь на 15 декабря 2006 года, четвертый и последний дополнительный телескоп (АТ4) получил свой “First Light”. Первые изображения показывают, что АТ4 сможет получать изображения превосходного качества уже полученного по первым трем ATs.
В марте 2011 года впервые осуществлялась попытка использовать зеркала как единую систему, но тогда не получилось стабильной согласованной работы. В конце января 2012 удалось соединить все четыре основных телескопа в режим интерферометра. В результате VLT стал эквивалентен по угловому разрешению телескопу со сплошным зеркалом в 130 метров, что сделало его самым большим наземным оптическим телескопом Земли.
Для получения 130-метрового виртуального зеркала было бы достаточно соединить два наиболее удаленных друг от друга основных телескопа обсерватории Паранал. Однако чем больше инструментов работает в связке, тем более качественной получается картинка. В частности, вспомогательные телескопы (AT) были разработаны для повышения четкости в изображении, получаемом с помощью четырёх основных зеркал. Французский астроном Жан-Филипп Бергер рассказал о VLT:
“С двумя телескопами вы можете следить за звездами, определять их диаметр, или же за двойными звездами, вычисляя расстояние между ними. С четырьмя аппаратами уже можно думать о тройных звездных системах и молодых светилах, окруженных протопланетными облаками, из которых формируются планеты. Список доступных нам объектов значительно расширился.”
Способ работы
VLT может работать в трёх режимах:
- Как четыре самостоятельных телескопа. Каждый телескоп может вести съёмку с часовой выдержкой, благодаря чему он в 4 миллиарда раз чувствительнее, чем невооружённый глаз. Основной режим.
- Как единый когерентный интерферометр (VLT Interferometer или VLTI), для увеличения углового разрешения до нескольких миллисекунд дуги (для λ~1 мкм).
- Как единый некогерентный телескоп, для увеличения светимости объектов (эквивалент телескопа с 16-метровым зеркалом).
VLT оснащён широким спектром приборов, для наблюдения волн разного диапазона — от ближнего ультрафиолетового до среднего инфракрасного (то есть большую часть всех волн, доходящих до поверхности земли). В частности, системы адаптивной оптики позволяют почти полностью исключить влияние турбулентности атмосферы в инфракрасном диапазоне, благодаря чему VLT получает в этом диапазоне изображения, в 4 раза более чёткие, чем космический телескоп “Хаббл”.
Каждый основной телескоп может передвигаться по горизонтали, вертикали и азимуту для улучшения качества наблюдений.
Вспомогательные телескопы перемещаются по сети рельсов и могут быть установлены на 30 подготовленных площадках — станциях.
Инструменты
Млечный Путь над Очень Большим Телескопом в Паранальской обсерватории в пустыне Атакама, Чили. Авторы и права: Miguel Claro.
Очень Большой Телескоп (VLT) Европейской Южной Обсерватории (ESO), расположенный в пустыне Атакама (Чили), состоит из четырёх основных телескопов и четырёх меньших телескопов, которые могут использоваться отдельно или объединиться в один инструмент, достаточно мощный, чтобы различить свет от фар автомобиля, находящегося на Луне.
Самый передовой оптический прибор в мире
VLT расположен в Паранальской обсерватории в пустыне Атакама. Четыре его телескопа имеют 8,2-метровые (27 футов) зеркала. И всего лишь один из этих инструментов может обнаружить объекты, которые в 4 миллиарда раз слабее, чем те, которые мы можем увидеть невооруженным глазом. Согласно веб-сайту ESO, VLT является “самым передовым оптическим телескопом в мире”.
Первый из четырёх инструментов, Unit Telescope 1 (UT1), начал свою работу 25 мая 1998 года, а к научным миссиям приступил 1 апреля 1999 года. UT2 увидел свой первый свет 5 марта 1999 года.
Четыре телескопа находятся в компактных зданиях, которые вращаются вместе с инструментами. Эти здания минимизируют неблагоприятные последствия при наблюдениях, такие как, например, турбулентность.
Все телескопы получили собственные имена на языке мапуче – коренных жителей, проживающих в районе, находящемся южнее Сантьяго-де-Чили. UT1 известен как Antu, что означает Солнце; UT2 – Kueyen, или Луна’ UT3 — Melipal или Южный Крест; UT4 — Yepun, или Вечерняя Звезда.
Вместе восемь телескопов могут создать массивный интерферометр. Тем не менее, основные телескопы обычно используются индивидуально и доступны только ограниченное количество ночей в году. Четыре меньших вспомогательных телескопа доступны каждую ночь.
В феврале 2018 года прибор ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) впервые позволил всем четырём телескопам работать вместе, сделав тем самым VLT крупнейшим оптическим телескопом в мире. Из-за определённых сложностей ранее вместе могли работать максимум три телескопа.
“Этот впечатляющий прибор является кульминацией работы большой команды учёных и инженеров на протяжении многих лет”, – сказал в своем заявлении учёный проекта Паоло Моларо (Paolo Molaro). “Замечательно видеть, что ESPRESSO работает со всеми четырьмя телескопами сразу, и я с нетерпением жду новых интересных открытий”.
Система зеркал, призм и линз передает свет от каждого телескопа прибору ESPRESSO, который в свою очередь может собирать свет со всех четырёх телескопов одновременно или работать с каждым по отдельности.
Научные данные. Полученные VLT
За последние два десятилетия VLT внёс значительный вклад в астрономию: получил первое изображение экзопланеты, провёл первые прямые наблюдения атмосферы сверхземли и помог в исследовании реликтового излучения Вселенной.
Иллюстрация художника, изображающая экзопланету TRAPPIST-1e, которая, согласно новому исследованию имеет массивное металлическое ядро. Авторы и права: NASA / JPL-Caltech.
В 2004 году командой европейских и американских астрономов, была открыта группа очень молодых звёзд и других объектов. В ходе наблюдений исследователи заметили красное пятнышко света возле одного из коричневых карликов. Объект был более чем в 100 раз слабее, чем его родительская звезда. Дальнейшие наблюдения показали, что это была экзопланета, вращающая около своей звезды на расстоянии в 55 раз большем, чем расстояние между Землёй и Солнцем.
“Наши данные показали, что это действительно планета, первая планета, за пределами нашей Солнечной системы, которая когда-либо была визуализирована”, – сказал астроном ESO Гаэль Шовен (Gael Chauvin).
В 2008 году VLT также использовался для обнаружения и визуализации объекта вблизи звезды Beta Pictoris. Наиболее подходящими для этих целей экзопланеты обычно находятся далеко от их родительских звёзд.
Прямая визуализация внесолнечных планет необходима для проверки различных моделей формирования и эволюции планетных систем. Однако эпоха таких наблюдений только начинаются.
Вращение объектов
Исследователи также использовали VLT, чтобы определить, насколько быстро вращается Beta Pictoris b. Как оказалось, это значение достигло 100 000 км/ч (62 000 миль/ч). Для сравнения, Земля вращается со скоростью всего лишь 1700 км/ч (1 056 миль/ч), а Юпитер – около 47 000 км/ч (29 000 миль/ч). Это был первый случай, когда учёным удалось определить скорость вращения экзопланеты.
“Мы до сих пор не знаем почему некоторые планеты вращаются быстрее, а другие – медленнее”, – сказал исследователь Ремко де Кок (Remco de Kok). “Но проведённое измерение вращения экзопланеты показало, что тенденция, наблюдаемая в Солнечной системе, где более массивные планеты вращаются быстрее, также справедлива и для экзопланет”.
TRAPPIST-1
VLT также сыграл важную роль в исследовании системы, состоящей из семи планет размером с Землю и находящейся всего в 40 световых годах от нас. Система TRAPPIST-1 состоит из семи миров, шесть из которых кажутся скалистыми. Все семь планет, вероятно, могут иметь жидкую воду на своей поверхности, хотя три ближайшие к звезде кажутся слишком горячими, чтобы удерживать жидкость на большей части своей поверхности. После того как эта система была впервые анонсирована, исследователи использовали несколько телескопов, в том числе VLT, для наблюдения за новыми мирами.
“Эта планетарная система удивительна не только потому, что мы нашли так много планет в одном месте, но и потому, что все они удивительно похожи на Землю”, – сказал исследователь Мишель Гиллон (Michaël Gillon) из Института STAR в Университете Льежа (Бельгия).
VLT также использовался для исследования атмосферы экзопланеты GJ1214b. Как оказалось, там преобладают густые облака или туманы.
В 2008 году VLT обнаружил молекулы монооксида углерода в галактике, расположенной почти в 11 миллиардах световых лет от нас, это позволило астрономам получить наиболее точные данные о реликтовом излучении всего через два миллиарда лет после рождения Вселенной.
VLT сыграл важную роль во многих других исследованиях. Согласно веб-сайту ESO, в одном из рецензируемых журналов публикуется в среднем одна научная работа в день в которой использовался VLT.
20 июня 2014 года, в центральной части пустыни Атакама в Чили, была взорвана вершина горы Cerro Armazones, высотой 3060 метров.
Начало строительства
Шутка про названия телескопов
Этот взрыв представляет собой первый этап в формировании плоской платформы размером 300х150 метров на вершине горы и удалении 220000 кубометров породы.
На сформированной платформе, Европейской Южной Обсерваторией ESO будет создан самый большой телескоп в мире, названый E-ELT (Экстремально Большой Телескоп).
Территория для телескопа
Территория выделенная для E-ELT
13 октября 2011 года, Республика Чили и ESO подписали соглашение о передаче земель для строительства Экстремально Большого Телескопа. Чили пожертвовала площадь в 189 квадратных километров вокруг горы Cerro Armazones для установки E-ELT, а также концессию на 50 лет на дополнительные 362 кв. км прилегающей территории , которая будет защищать E-ELT от светового загрязнения и исключать возможность добычи полезных ископаемых. При нынешней 719 кв. км. земли вокруг Cerro Paranal, общая охраняемая территория вокруг комплекса Paranal-Armazones достигает 1270 кв. км.!
Почему именно Чили?
Замедленная киносъемка (time-lapse) с вершины Cerro Armazones
Почему для строительства была выбрана именно Чили? Все дело в том, что на земле не так уж и много мест с идеальным астроклиматом. Наилучшим местом считаются Анды с Чили, в частности горное плато Паранал и его окрестности, где уже построены и работают 4-е телескопа VLT, гигантский радиотелескоп ALMA и другие телескопы, такие как VISTA. Воздух в этом районе сухой, а высота 3000 метров и большое количество солнечных дней делают это место одним из лучших для строительства, к тому же Чили входит в состав ESO. Другим интересным место с хорошим астроклиматом является вершина горы Маун Кеа на Гавайях, где уже функционируют несколько больших телескопов.
Параметры E-ELT
Галерея компьютерных рендеров E-ELT
Схема строения E-ELT
Телескоп E-ELT будет намного больше, чем все остальные большие телескопы, которые планируется построить в ближайшее время или уже построены, в том числе и Тридцатиметровый телескоп (Thirty Meter Telescope (TMT), который будет построен на Гавайях.
Сравнение размеров телескопа
Сравнение размеров крупнейших телескопов
На фоне гигантских размеров главного зеркала, все остальные элементы этого оптического прибора выглядят незначительными. Например его вторичное монолитное зеркало имеет диаметр “всего” 4,2 метра. Однако еще совсем недавно такую “вторичку” не зазорно было использовать в качестве первичного зеркала. Также у телескопа E-ELT будет целых 5 адаптивных зеркал, которые будут корректировать искажения, вносимых нашей атмосферой. Все это не удивительно, ведь стоимость проекта оценена в 1 миллиард евро! Ожидается, что в 2022 году Экстремально Большой Телескоп будет запущен и мы увидим его первые снимки.
Что ждать от телескопа E-ELT?
Одна из самых интересных задач будущего телескопа это исследование экзопланет. Даже не столько их открытие, сколько получение прямых изображений больших экзопланет, а также их спутников. С помощью E-ELT мы сможем узнать параметры их атмосфер, а также вести наблюдения за их орбитами. Множество фундаментальных вопросов ждут своего решения и один их них это формирование планетарных систем, процессы возникновения и развития протопланет. С помощью своершенного оптического прибора можно будет обнаружить молекулы воды или органические вещества в протопланетных дисках вокруг звезд.
Исследование экзопланет
Планета у звезды HR 8799, открыта непосредственным наблюдением в ИК спектре. HR 8799 располагается на расстоянии 129 световых лет от нас, в созвездии Пегаса.
На сегодня мы гораздо больше знаем о звездах, чем о их экзопланетах, а все из-за того, что современные инструменты дают хорошую возможность наблюдать звезды, но мало пригодны для исследования экзопланет.
Планета у звезды Бета Живописца в обоих элонгациях
Предельная звездная величина
Другие объекты исследования
Кроме внеземных планет, с помощью E-ELT можно увидеть диски у звезд-гигантов, двойные взаимодействующие звезды, а также аккреционные диски у загадочных черных дыр.
Теоретический предел разрешения E-ELT будет около 0,003 сек, в видимом диапазоне. Для примера, у звезды Бетельгейзе размер диска около 0,055 сек.
Диск Бетельгейзе с разрешением 0,037 сек, поле зрения около 0,5 сек. Изображение получено с помощью телескопа VLT
Знаете ли Вы?
Как будет работать E-ELT
Лазеры в действии
Столь сложная задача этим отнюдь не исчерпываются. Существует еще множество трудностей, которые предстоит решить инженерам и ученым. Для управляемой деформации и перемещения каждого отдельного сегмента зеркала предусмотрено 15 электромоторов. На каждом сегменте размещено шесть сенсоров, в задачу которых входит регистрировать его положение по отношению к соседним.
Управление
Всего сегментов — 800 и получается, что необходимо считывать данные с около 5 тысяч датчиков со скоростью до 1000 раз в секунду. Эти элементы активной оптики, которые задают форму зеркала при наведении. Еще существует адаптивная оптика, для которой также требуется производить множество измерений для 600 исполнительных устройств — актуаторов, в задачу которых входит в реальном времени изменять поверхности 5-и адаптивных зеркал. Эти зеркала при наблюдении будут непрерывно вибрировать с килогерцовой частотой, исправляя турбулентные фазовые искажения, вызванные нашей атмосферой.
Читайте также: