De grote telescoopkoepels van McDonald Observatory. Linksboven staat de Hobby-Eberly Telescope-koepel bovenop Mount Fowlkes. Op de voorgrond zit de koepel van de Otto Struve-telescoop links en de Harlan J. Smith-telescoop rechts, bovenop Mount Locke.
(Afbeelding: © McDonald Observatory)
McDonald Observatory is een in Texas gevestigde astronomische site die al meer dan 80 jaar een belangrijke bijdrage heeft geleverd aan onderzoek en onderwijs.
Beheerd door de Universiteit van Texas in Austin, heeft het McDonald Observatorium verschillende telescopen op een hoogte van 6791 voet (2070 meter) boven zeeniveau op Mount Locke en Mount Fowlkes, een deel van het Davis-gebergte in het westen van Texas, ongeveer 450 mijl (724 kilometer) ten westen van Austin. McDonald "geniet van de donkerste nachtelijke hemel van een professionele sterrenwacht in de continentale Verenigde Staten", aldus een nieuwsbericht afgegeven ter gelegenheid van het 80-jarig bestaan van het observatorium.
McDonald is de thuisbasis van de Hobby-Eberly-telescoop, een van 's werelds grootste optische telescopen, met een 36 meter brede (11 meter) spiegel.
Een bezoekerscentrum biedt overdag rondleidingen over het terrein en grote telescopen, zonneweergave overdag, een schemerprogramma in een amfitheater in de buitenlucht en nachtelijke sterrenfeesten met telescoopzicht.
Het observatorium staat ook bekend om zijn dagelijkse StarDate-programma, dat op meer dan 300 radiostations in het hele land draait.
Het geschenk van een observatorium
De regenten van de Universiteit van Texas waren verrast toen ze het testament openden van William Johnson McDonald, een bankier uit Parijs, Texas, die stierf in 1926. Hij had het grootste deel van zijn fortuin overgelaten aan de universiteit om een astronomisch observatorium te bouwen. . Nadat er een gerechtelijke procedure was gevoerd, was volgens de Texas State Historical Association ongeveer $ 850.000 (het equivalent van $ 11 miljoen vandaag) beschikbaar.
"McDonald zou hebben gedacht dat een observatorium de weersvoorspelling zou verbeteren en daarom boeren zou helpen hun werk te plannen", aldus de vereniging.
Maar er moesten twee grote uitdagingen worden overwonnen voordat de wens van McDonald's werkelijkheid kon worden. Ten eerste was het geld voldoende om een observatorium te bouwen, maar niet genoeg om het te runnen, dus de universiteit zou meer geld moeten verwerven. Ten tweede had de Universiteit van Texas in die tijd geen astronomen op haar faculteit, dus moest ze een team van ruimtedeskundigen werven.
Gelukkig had de Universiteit van Chicago astronomen die op zoek waren naar een andere telescoop om te gebruiken naast de refractietelescoop van hun universiteit in het Yerkes Observatory. Dus de presidenten van de twee universiteiten sloten een deal: de universiteit van Texas zou het nieuwe observatorium bouwen en de universiteit van Chicago zou experts leveren om het te bedienen.
Telescopen bij McDonald Observatory
McDonald's eerste grote telescoop - later de Otto Struve-telescoop genoemd naar de eerste directeur van het observatorium - was in 1939 klaar en is nog steeds in gebruik. De hoofdspiegel is 82 inch (2,08 meter) breed. Een van de belangrijkste doelen van de Struve-telescoop was om de exacte lichtkleuren van sterren en andere hemellichamen te analyseren om hun chemische samenstelling, temperatuur en andere eigenschappen te bepalen. Om dit te doen, werd de telescoop ontworpen om licht door een reeks spiegels naar een spectrograaf te sturen - een instrument dat licht scheidt in de samenstellende kleuren - in een andere kamer. Hiervoor moest de telescoop worden gemonteerd op een vreemd uitziend arrangement van assen en contragewichten, ontworpen en gebouwd door het bedrijf Warner & Swasey. "Met zijn zware stalen montage en zwarte halfopen kader is de Struve niet alleen een wetenschappelijk instrument, maar ook een kunstwerk", Observatory's website zegt.
De Struve-telescoop hielp astronomen het eerste bewijs te verzamelen van een atmosfeer op de maan Titan van Saturnus. Gerard Kuiper, bijgestaan door Struve zelf, vond de aanwijzingen tijdens het onderzoeken van de grootste manen van ons zonnestelsel in 1944. Kuiper publiceerde zijn spectroscopische studie in de Astrophysical Journal.
In 1956 werd op verzoek van de Universiteit van Chicago een reflecterende telescoop met een 36-inch (0,9 m) spiegel aan de McDonald-site toegevoegd. Dit instrument, gehuisvest in een koepel gemaakt van lokaal gewonnen steen en overgebleven metaal van de Struve Telescope-koepel, is voornamelijk ontworpen om veranderingen in de helderheid van sterren te meten. Het is nu achterhaald voor professioneel onderzoek, maar wordt regelmatig gebruikt voor speciale kijkavonden.
De Harlan J. Smith-telescoop, met een hoofdspiegel van 107 inch (2,7 m) breed, werd door NASA gebouwd om andere planeten te onderzoeken ter voorbereiding op ruimtevaartmissies. Het was de op twee na grootste telescoop ter wereld toen hij in 1968 het eerste licht zag.
Van 1969 tot 1985 werd de Smith-telescoop ook gebruikt om laserlicht te richten op speciale reflecterende spiegels die door Apollo-astronauten op de maan zijn achtergelaten. Door de tijd te meten die nodig is om het gereflecteerde licht terug te laten keren naar de aarde, kunnen astronomen de afstand van de maan meten met een nauwkeurigheid van 1,2 inch (3 centimeter). Deze metingen dragen op hun beurt bij aan ons begrip van de rotatiesnelheid van de aarde, de samenstelling van de maan, veranderingen op lange termijn in de baan van de maan en het gedrag van de zwaartekracht zelf, inclusief kleine effecten die zijn voorspeld door de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein.
Tijdens de bouw van de Smith-telescoop werd in het midden van de hoofdkwarts spiegel een rond gat gemaakt om licht door te laten naar de instrumenten aan de achterkant van de telescoop. Van de uitgesneden kwartsschijf werd een nieuwe spiegel gemaakt met een diameter van 30 inch (0,8 m) voor een andere telescoop. Dit instrument, in de buurt gebouwd in 1970 en simpelweg bekend als de 0,8 meter telescoop, heeft het voordeel van een ongewoon breed gezichtsveld.
McDonald's grootste telescoop
Tegenwoordig is de reus bij McDonald de Hobby-Eberly-telescoop (HET), op de naburige Mount Fowlkes, bijna anderhalve kilometer (1,3 km) van de cluster van originele koepels op Mount Locke. Het HET is een gezamenlijk project van de Universiteit van Texas in Austin, Pennsylvania State University, en twee Duitse universiteiten: Ludwig-Maximilians-Universität München en Georg-August-Universität Göttingen.
Opgedragen in 1997 vormt het HET een opvallend technologisch contrast met het klassieke Struve-instrument. DE hoofdspiegel van HET is niet één stuk glas of kwarts, maar een reeks van 91 individueel aangestuurde zeshoekige segmenten die een honingraatachtig reflecterend gebied vormen van 36 voet (11 m) breed. Een paddenstoelvormige toren naast de hoofdkoepel bevat lasers die gericht zijn op de spiegelsegmenten om hun uitlijning te testen en aan te passen.
Een ander opmerkelijk kenmerk van de HET is dat de telescoop kan draaien om in een willekeurige kompasrichting te wijzen, maar hij kan niet omhoog of omlaag kantelen om op verschillende hoogtes in de lucht te wijzen. In plaats daarvan wordt de hoofdspiegel ondersteund onder een vaste hoek die 55 graden boven de horizon wijst. Een nauwkeurig gecontroleerde volgondersteuning verplaatst lichtverzamelende instrumenten naar verschillende locaties boven de hoofdspiegel, waardoor het effect op iets andere delen van de hemel wordt gericht. Door dit unieke, vereenvoudigde ontwerp kon de HET worden gebouwd voor een fractie van de kosten van een conventionele telescoop van zijn omvang, terwijl hij toch toegang bood tot 70% van de lucht die zichtbaar was vanaf zijn locatie.
De HET is in de eerste plaats ontworpen voor spectroscopie, wat een belangrijke methode is in de huidige onderzoeksgebieden, zoals het meten van bewegingen van ruimtevoorwerpen, het bepalen van afstanden tot sterrenstelsels en het ontdekken van de geschiedenis van het universum sinds de oerknal.
Bewoonbare planeten en donkere energie
In 2017 was het HET opnieuw gewijd na een upgrade van $ 40 miljoen. Het volgsysteem is vervangen door een nieuwe eenheid die meer van de hoofdspiegel gebruikt en een breder gezichtsveld heeft. En er werden nieuwe detectie-instrumenten gecreëerd.
Een van de nieuwe instrumenten is de Habitable Zone Planet Finder (HPF), gebouwd in samenwerking met het National Institute of Standards and Technology. De HPF is geoptimaliseerd om infrarood licht van nabijgelegen, koele rode dwergsterren te bestuderen, volgens een Aankondiging van het observatorium. Deze sterren hebben een lange levensduur en kunnen een constante energie leveren aan planeten die er dichtbij cirkelen. De HPF maakt nauwkeurige metingen mogelijk van de radiale snelheid van een ster, gemeten door de subtiele verandering in de kleur van de spectra van de ster terwijl deze wordt voortgetrokken door een baan om de planeet, wat cruciale informatie is bij het ontdekken en bevestigen van nieuwe planeten.
Een andere grens verleggen is het Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX). Gefactureerd als het eerste grote experiment op zoek naar de mysterieuze kracht die de expansie van het universum duwt, zal de HETDEX "ons vertellen wat bijna driekwart van de materie uitmaakt en energie in het universum. Het zal ons vertellen of de wetten van de zwaartekracht correct zijn en nieuwe details onthullen over de oerknal waarin het universum is geboren, "de HETDEX project website zegt.
Een belangrijk stuk technologie voor het zoeken naar donkere energie is de Visible Integral-Field Replicable Unit Spectrographs, of VIRUS, een set van 156 spectrografen die naast de telescoop is gemonteerd en licht ontvangt via 35.000 optische vezels die uit de telescoop komen. Met dit pakket van identieke instrumenten die de telescoop delen, kan het HET honderden sterrenstelsels tegelijk observeren en meten hoe hun licht wordt beïnvloed door hun eigen bewegingen en de uitdijing van het universum.
De HETDEX zal ongeveer drie jaar besteden aan het observeren van minimaal 1 miljoen sterrenstelsels om een grote kaart te produceren die de expansiesnelheid van het universum gedurende verschillende tijdsperioden laat zien. Elke verandering in hoe snel het universum groeit, kan verschillen in donkere energie opleveren.
De lucht donker houden
In 2019 ontving de McDonald Observatory een subsidie van Apache Corp., een olie- en gasexploratie- en productiebedrijf, om het bewustzijn van de waarde van donkere luchten als natuurlijke hulpbron en als hulpmiddel voor astronomisch onderzoek te bevorderen. De gift financiert onderwijsprogramma's, outreach-evenementen en een nieuwe tentoonstelling in het bezoekerscentrum van het observatorium. Volgens de sterrenwacht AankondigingApache heeft model gestaan voor andere bedrijven in West-Texas door de verlichting aan te passen en af te schermen op de boorlocaties en aanverwante faciliteiten.
Extra middelen:
- Kijk dit video introductie naar de McDonald Observatory.
- Volg al het laatste nieuws en foto's van de McDonald Observatory op de organisatie Facebook pagina.
- Meer informatie over de sterrenwacht StarDate Radio-programma.
Dit artikel is op 15 november 2019 bijgewerkt door Space.com-bijdrager Steve Fentress.
