Zoals Carl Sagan zei: 'Begrip is extase.' Maar om het universum te begrijpen, hebben we steeds betere manieren nodig om het te observeren. En dat betekent één ding: grote, enorme, enorme telescopen.
In deze serie kijken we naar zes Super Telescopes die worden gebouwd:
- De Giant Magellan-telescoop
- De overweldigend grote telescoop
- 30 meter telescoop
- De Europese extreem grote telescoop
- Grote synoptische surveytelescoop
- James Webb Space Telescope
- De Wide Field Infrared Survey Telescope
De Thirty Meter Telescope (TMT) wordt gebouwd door een internationale groep landen en instellingen, zoals veel Super Telescopes dat zijn. Ze zijn er zelfs trots op om erop te wijzen dat het internationale consortium achter de TMT bijna de helft van de wereldbevolking vertegenwoordigt; China, India, de Verenigde Staten, Japan en Canada. Het project heeft zoveel partners nodig om de kosten op te vangen; naar schatting $ 1,5 miljard.
Het hart van alle Super Telescopes ter wereld is de primaire spiegel en de TMT is niet anders. De primaire spiegel voor de TMT heeft uiteraard een diameter van 30 meter. Het is een gesegmenteerd ontwerp dat bestaat uit 492 kleinere spiegels, elk met een zeshoek van 1,4 meter.
De lichtopvangcapaciteit van de TMT is 10 keer die van de Keck-telescoop en meer dan 144 keer die van de Hubble-ruimtetelescoop.
Maar de TMT is meer dan alleen een enorme 'lichte emmer'. Hij blinkt ook uit met andere mogelijkheden die de effectiviteit van een supertelescoop bepalen. Een daarvan is de zogenaamde diffractie-beperkte ruimtelijke resolutie (DLSR).
Wanneer een telescoop op verre objecten wordt gericht die dicht bij elkaar verschijnen, kan het licht van beide voldoende verstrooid worden om de twee objecten als één te laten verschijnen. Door diffractie beperkte ruimtelijke resolutie betekent dat wanneer een ‘scope een ster of ander object observeert, geen enkel licht van dat object wordt verstrooid door defecten in de telescoop. De TMT kan objecten die zich dicht bij elkaar bevinden gemakkelijker onderscheiden. Als het gaat om DLSR, zal de TMT de Keck met een factor 3 overschrijden en de Hubble met een factor 10 bij sommige golflengten.
Cruciaal voor de functie van grote, gesegmenteerde spiegels zoals de TMT is actieve optiek. Door de vorm en positie van elk segment te regelen, zorgt actieve optiek ervoor dat de primaire spiegel veranderingen in wind, temperatuur of mechanische spanning op de telescoop kan compenseren. Zonder actieve optiek en de bijbehorende adaptieve optiek, die de atmosferische storing compenseert, zou elke telescoop groter dan ongeveer 8 meter niet goed werken.
De TMT werkt in de bijna ultraviolette, zichtbare en nabij-infrarode golflengten. Het zal kleiner zijn dan de European Extremely Large Telescope (E-ELT), die een hoofdspiegel van 39 meter zal hebben. De E-ELT werkt in de optische en infrarode golflengten.
De supertelescopen ter wereld zijn kolossen. Niet alleen in de grootte van hun spiegels, maar ook in hun massa. De bewegende massa van de TMT zal ongeveer 1.420 ton bedragen. Het snel verplaatsen van de TMT maakt deel uit van het ontwerp van de TMT, omdat deze snel moet reageren wanneer zoiets als een supernova wordt opgemerkt. In de gedetailleerde wetenschappelijke casus moet de TMT binnen 5 tot 10 minuten een nieuw doelwit verwerven.
Dit vereist een complex computersysteem om de wetenschappelijke instrumenten, de spiegels, de actieve optica en de adaptieve optica te coördineren. Dit was een van de eerste uitdagingen van het TMT-project. Het stelt de TMT in staat om te reageren op voorbijgaande fenomenen zoals supernovae wanneer opgemerkt door andere telescopen zoals de Large Synoptic Survey Telescope.
De TMT zal de meeste belangrijke vragen in de astronomie en kosmologie van vandaag onderzoeken. Hier is een overzicht van de belangrijkste onderwerpen die de TMT zal behandelen:
- De aard van de donkere materie
- De fysica van extreme objecten zoals neutronensterren
- Vroege sterrenstelsels en kosmische reionisatie
- Galaxy formatie
- Super-massieve zwarte gaten
- Verkenning van de Melkweg en nabije melkwegstelsels
- De geboorte en vroege levens van sterren en planeten
- Time Domain Science: Supernovae en Gamma Ray Bursts
- Exo-planeten
- Ons zonnestelsel
Dit is zeker een uitgebreide lijst met onderwerpen. Het laat heel weinig weg en is een bewijs van de kracht en effectiviteit van de TMT.
De brute kracht van de TMT staat niet ter discussie. Eenmaal in werking zal het ons begrip van het universum op meerdere fronten bevorderen. Maar de feitelijke locatie van de TMT kan nog steeds in het geding zijn.
De oorspronkelijke locatie voor de TMT was Mauna Kea, de 4200 meter hoge top in Hawaï. Mauna Kea is een uitstekende locatie en is de thuisbasis van verschillende telescopen, met name de Keck-sterrenwacht, de Gemini-telescoop, de Subaru-telescoop, de Canada-Frankrijk-Hawaï-telescoop en de James Clerk Maxwell-telescoop. Mauna Kea is ook de locatie van de meest westelijke antenne van de Very Long Baseline Array.
Het geschil tussen een deel van het Hawaiiaanse volk en de TMT is elders goed gedocumenteerd, maar de belangrijkste klacht over de TMT is dat de top van Mauna Kea heilig land is en ze zouden willen dat de TMT elders wordt gebouwd.
De organisaties achter de TMT willen nog steeds dat deze bij Mauna Kea wordt gebouwd, en er loopt een juridisch proces rond het geschil. Tijdens dat proces identificeerden ze verschillende mogelijke alternatieve locaties voor de telescoop, waaronder La Palma op de Canarische Eilanden. Space Magazine nam contact op met TMT Observatory Scientist Christophe Dumas, PhD., Over de mogelijke verplaatsing van de TMT naar een andere locatie.
Dr. Dumas vertelde ons dat “Mauna Kea de favoriete locatie blijft voor de TMT vanwege de uitstekende observatieomstandigheden en vanwege de synergie met andere TMT-partnerfaciliteiten die al op de berg aanwezig zijn. Met zijn zeer hoge hoogte van bijna 14.000 voet is het de belangrijkste astronomische site op het noordelijk halfrond. De lucht boven Mauna Kea is zeer stabiel, waardoor zeer scherpe beelden kunnen worden verkregen. Het heeft ook een uitstekende transparantie, weinig lichtvervuiling en stabiele koude temperaturen die de gevoeligheid voor waarnemingen in het infrarood verbeteren. ”
De favoriete secundaire locatie op La Palma is de thuisbasis van meer dan 10 andere telescopen, maar zou verplaatsing naar de Canarische Eilanden de wetenschap van de TMT beïnvloeden? Dr. Dumas zegt dat de site van de Canarische Eilanden ook uitstekend is, met vergelijkbare atmosferische kenmerken als Mauna Kea, waaronder stabiliteit, transparantie, duisternis en fractie heldere nachten.
Dr. Dumas legt uit: “La Palma is lager gelegen en gemiddeld warmer dan Mauna Kea. Deze twee factoren zullen de TMT-gevoeligheid bij sommige golflengten in het infrarode gebied van het spectrum verminderen. "
Dr. Dumas vertelde Space Magazine dat deze verminderde gevoeligheid in het infrarood enigszins kan worden overwonnen door verschillende observatietaken te plannen. "Dit specifieke probleem kan gedeeltelijk worden verholpen door een adaptieve planning van TMT-waarnemingen te implementeren, om de uitvoering van de meest veeleisende infraroodprogramma's te matchen met de beste atmosferische omstandigheden boven La Palma."
Op 3 maart sloten 44 dagen van hoorzittingen in de TMT af. In die tijd getuigden 71 mensen voor en tegen de TMT die op Mauna Kea werd gebouwd. Degenen die tegen de telescoop zijn, zeggen dat de site heilig land is en dat er geen telescoopconstructie meer op mag staan. Degenen voor de TMT spraken zich uit voor de wetenschap die de TMT aan iedereen zal leveren, en de opleidingsmogelijkheden die het aan Hawaiianen zal bieden.
Hoewel de bouw vertraging heeft opgelopen en mensen naar de rechtbank zijn gegaan om het project stop te zetten, lijkt het erop dat de TMT zeker ergens zal worden gebouwd. De financiering is aanwezig, het ontwerp is afgerond en de fabricage van de componenten is aan de gang. Door de vertragingen is het eerste licht van de TMT nog steeds onzeker, maar als we er eenmaal zijn, zal de TMT een andere game-changer zijn, net als de andere Super Telescopes ter wereld.
