מצפה הכוכבים של מקדונלד: חיפוש אנרגיה אפלה

כיפות הטלסקופ הגדולות של מצפה הכוכבים מקדונלד. בחלק השמאלי העליון יושבת כיפת הטלסקופ הובי-אברלי על הר פוקלס. בחזית, כיפתו של טלסקופ אוטו סטרוב יושבת משמאל וטלסקופ הרלן ג'יי סמית מימין, בראש הר לוק.

(תמונה: © מצפה מקדונלד)

מצפה מקדונלד הוא אתר אסטרונומי מבוסס טקסס אשר תרם תרומות משמעותיות במחקר ובחינוך במשך יותר מ 80 שנה.

במצפה הכוכב מקדונלד, אשר ניהל אוניברסיטת טקסס באוסטין, יש כמה טלסקופים שנישאים בגובה של 2091 מטר מעל פני הים בהר לוק והר פאולקס, חלק מהרי דייוויס במערב טקסס, בערך 450 מיילים (724) קילומטרים) מערבית לאוסטין. מקדונלד "נהנה משמי הלילה החשוכים ביותר של כל המצפה המקצועי בארצות הברית היבשתית", לפי עדכון חדשותי הונפקה במלאת 80 שנה למצפה.

במקדונלד נמצא ביתו של הטלסקופ הובי-אברלי, אחד הטלסקופים האופטיים הגדולים בעולם, עם מראה של 11 מטר רוחב.

מרכז מבקרים מציע סיורים בשעות היום בשטח ובטלסקופים גדולים, צפייה סולארית בשעות היום, תוכנית דמדומים באמפיתיאטרון חיצוני ומסיבות כוכב ליליות עם צפייה בטלסקופ.

המצפה ידוע גם בזכות תוכנית StarDate היומית שלו, הפועלת ביותר מ -300 תחנות רדיו ברחבי הארץ.

מתנת מצפה כוכבים

יורשים של אוניברסיטת טקסס הופתעו כשפתחו את צוואתו של ויליאם ג'ונסון מקדונלד, בנקאי מפריס, טקסס, שנפטר בשנת 1926. הוא השאיר את עיקר הונו לאוניברסיטה לצורך בניית מצפה כוכבים אסטרונומי. . לאחר סיום הליכי בית המשפט, היו כ 850,000 $ (המקבילה של 11 מיליון דולר כיום), על פי האיגוד ההיסטורי של מדינת טקסס.

האגודה מסרה כי "מקדונלד חשב כי מצפה כוכבים ישפר את תחזית מזג האוויר ולכן יעזור לחקלאים לתכנן את עבודתם".

אבל היו שני אתגרים עיקריים שצריך להתגבר עליהם לפני שמשאלתו של מקדונלד תוכל לממש. ראשית, הכסף הספיק לבניית מצפה כוכבים אך לא מספיק כדי לנהל אותו, כך שהאוניברסיטה תצטרך לרכוש יותר כספים. שנית, באותה תקופה לאוניברסיטת טקסס לא היו אסטרונומים בפקולטה, ולכן היא הייתה צריכה לגייס צוות מומחים לחלל.

למרבה המזל, באוניברסיטת שיקגו היו אסטרונומים שחיפשו טלסקופ אחר שישמש בנוסף לטלסקופ השבירה של האוניברסיטה במצפה ירקס. אז נשיאי שתי האוניברסיטאות עשו עסקה: אוניברסיטת טקסס תבנה את המצפה החדש, ואוניברסיטת שיקגו תספק מומחים להפעלתו.

טלסקופים במצפה מקדונלד

הטלסקופ הראשי הראשון של מקדונלד - שנקרא לימים טלסקופ אוטו סטרוב על שם מנהל המצפה הראשון - הושלם בשנת 1939 ונמצא בשימוש עד היום. המראה הראשית שלו היא 82 אינץ '(2.08 מטר) לרוחב. אחת התכליות העיקריות של טלסקופ סטרוב הייתה לנתח את צבעי האור המדויקים המגיעים מכוכבים ומגופים שמימיים אחרים, כדי לקבוע את הרכבם הכימי, הטמפרטורה ותכונותיו האחרות. לשם כך, הטלסקופ תוכנן להעביר אור דרך סדרת מראות לספקטרוגרף - מכשיר המפריד אור לצבעי הרכיב שלו - בחדר אחר. זה דרש להעלות את הטלסקופ על סידור מוזר למראה של צירים ומשקפי נגד, שתוכנן ונבנה על ידי חברת Warner & Swasey. "עם הרכבה הפלדה הכבדה והמסגרת השחורה והפתוחה למחצה, סטרוב הוא לא רק מכשיר מדעי, אלא הוא יצירת אמנות," באתר המצפה נכתב.

הטלסקופ סטרוב עזר לאסטרונומים לאסוף את העדויות הראשונות לאווירה על טיטאן של ירח שבתאי. ג'רארד קויפר, בסיועו של סטרוב עצמו, מצא את הרמזים בזמן שבחן את הירחים הגדולים ביותר של מערכת השמש שלנו בשנת 1944. קיפר פרסם את המחקר הספקטרוסקופי שלו ב- כתב עת אסטרופיסי.

בשנת 1956 נוסף טלסקופ משקף עם מראה 36 אינץ '(0.9 מ') לאתר מקדונלד לבקשת אוניברסיטת שיקגו. מכשיר זה שוכן בכיפה העשויה מסלע מחצבה מקומי ושאריות מתכת מכיפת טלסקופ סטרוב, ונועד בעיקר למדידת שינויים בהירות הכוכבים. כעת הוא מיושן למחקר מקצועי, אך משמש באופן קבוע לילות מיוחדים לצפייה ציבורית.

טלסקופ הרלן ג'יי סמית ', עם מראה ראשית 107 אינץ' (2.7 מ ') לרוחב, נבנה על ידי נאס"א לבחינת כוכבי לכת אחרים לקראת משימות חלליות. זה היה הטלסקופ השלישי בגודלו בעולם כשראה אור ראשון בשנת 1968.

בין השנים 1969 עד 1985 שימש טלסקופ סמית 'גם כדי לכוון אור לייזר למראות המשקפות המיוחדות שהושארו על ידי הירח על ידי אסטרונאוטים של אפולו. מדידת הזמן הדרוש לחזרת האור המוחזר לכדור הארץ מאפשרת לאסטרונומים למדוד את מרחק הירח לרמת דיוק של 1.2 סנטימטרים. מדידות אלה תורמות, בתורן, להבנתנו את קצב הסיבוב של כדור הארץ, הרכב הירח, שינויים ארוכי טווח במסלול הירח והתנהגות כוח הכבידה עצמו, כולל השפעות קטנות שחזתה התיאוריה של היחסות הכללית של אלברט איינשטיין.

כאשר נבנה הטלסקופ של סמית ', נחתך חור מעגלי במרכז מראה קוורץ הראשי שלו כדי לאפשר לאור לעבור למכשירים בחלק האחורי של הטלסקופ. דיסק קוורץ החיתוך נוצר למראה חדשה בגודל 0.8 אינץ 'לרוחב טלסקופ אחר. מכשיר זה, שנבנה בסמוך בשנת 1970 ונודע בפשטות כטלסקופ מטר 0.8, הוא בעל היתרון של שדה ראייה רחב במיוחד.

הטלסקופ הגדול ביותר של מקדונלד

כיום הענק במקדונלד הוא הטלסקופ Hobby-Eberly (HET), על הר פאולקס הסמוך, כמעט קילומטר (1.3 ק"מ) מאשכול הכיפות המקוריות בהר לוק. ה- HET הוא פרויקט משותף של אוניברסיטת טקסס באוסטין, אוניברסיטת מדינת פנסילבניה ושתי אוניברסיטאות גרמניות: לודוויג-מקסימיליאן-אוניברסיטת מינכן וגורג-אוגוסט-אוניברסיטת גטינגן.

מוקדש בשנת 1997, HET עושה ניגודיות טכנולוגית בולטת עם מכשיר סטרוב הקלאסי. המראה הראשית של HET איננה פיסת זכוכית או קוורץ אחת, אלא מערך של 91 קטעי משושה נשלטים בנפרד והופכים שטח משקף דמוי חלת דבש ברוחב של 36 רגל (11 מ '). מגדל בצורת פטריות לצד הכיפה הראשית מכיל לייזרים המכוונים לקטעי המראה כדי לבדוק ולהתאים את יישורם.

מאפיין יוצא דופן נוסף של ה- HET הוא שהטלסקופ יכול להסתובב לכיוון לכיוון של כל מצפן, אך הוא אינו יכול להטות למעלה או למטה כדי להצביע על גבהים שונים בשמיים. במקום זאת, המראה הראשית נתמכת בזווית קבועה המורה 55 מעלות מעל האופק. תמיכת מעקב מבוקרת מדויקת מעבירה מכשירי איסוף אור למקומות שונים מעל המראה הראשית, שיש להם השפעה של כיוון לכיוון חלקי השמיים במקצת. העיצוב הייחודי והפשוט הזה איפשר לבנות את ה- HET עבור שבריר מעלות הטלסקופ הקונבנציונאלי בגודלו, תוך שהוא מאפשר גישה ל- 70% מהשמים הנראים ממיקומו.

ה- HET תוכנן בעיקר לספקטרוסקופיה שהיא שיטת מפתח בתחומי מחקר עדכניים כמו מדידת תנועות של עצמים בחלל, קביעת מרחקים לגלקסיות וגילוי ההיסטוריה של היקום מאז המפץ הגדול.

כוכבי לכת קבועים ואנרגיה אפלה

בשנת 2017, ה- HET היה מוקדש מחדש לאחר שדרוג של 40 מיליון דולר. מערכת המעקב הוחלפה ביחידה חדשה המשתמשת יותר במראה הראשית ובעלת שדה ראייה רחב יותר. וכן, נוצרו כלי חישה חדשים.

אחד המכשירים החדשים הוא ה- Habitable Zone Planet Finder (HPF), שנבנה בשיתוף המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה. ה- HPF מותאם לחקר אור אינפרא אדום מכוכבי ננס אדומים קרירים וקרובים, לפי הודעה מהמצפה. כוכבים אלו בעלי תקופות חיים ארוכות ויכולים לספק אנרגיה קבועה לכוכבי לכת המסתובבים קרוב אליהם. ה- HPF מאפשר מדידות מדויקות של מהירות הרדיאלי של הכוכב, נמדד על ידי השינוי העדין בצבע הספקטרום של הכוכב כשהוא מושך על ידי כוכב לכת המסתובב, שהוא מידע קריטי בגילוי ואישור כוכבי לכת חדשים.

קידום גבול אחר הוא ניסוי האנרגיה האפלולית התחביב-אברלי (HETDEX). נקרא הניסוי העיקרי הראשון בחיפוש אחר הכוח המסתורי שדוחף את התפשטות היקום, ה- HETDEX "יספר לנו מה מהווה כמעט שלושה רבעים מכל העניין ו אנרגיה ביקום. היא תגלה לנו אם חוקי הכובד נכונים, ותחשוף פרטים חדשים על המפץ הגדול בו נולד היקום, " HETDEX אתר הפרויקט אומר.

פריט טכנולוגיה מרכזי לחיפוש באנרגיה כהה הוא ה- Visible Integral Field Replicable Unit Spectrographs, או VIRUS, קבוצה של 156 ספקטרוגרפים המותקנים לצד הטלסקופ ומקבלים אור דרך 35,000 סיבים אופטיים המגיעים מהטלסקופ. עם חבילה זו של מכשירים זהים המשתפים את הטלסקופ, ה- HET יכול לצפות בכמה מאות גלקסיות בבת אחת, ולמדוד כיצד האור שלהם מושפע מתנועותיהם שלהם והתפשטות היקום.

ה- HETDEX יבלה כשלוש שנים בתצפית על לפחות מיליון גלקסיות כדי לייצר מפה גדולה המציגה את קצב ההתפשטות של היקום בתקופות זמן שונות. כל שינוי באיזו מהירות גדל היקום עלול להוביל להבדלים באנרגיה אפלה.

שומר על שמיים כהים

בשנת 2019, מצפה הכוכבים מקדונלד קיבל מענק מטעם חברת אפאצ'ה, חברת חיפושי וייצור נפט וגז, לקידום המודעות לערכם של שמיים כהים כמשאב טבע וכסיוע למחקר אסטרונומי. המתנה תממן תוכניות חינוך, אירועי הגעה ומיצג חדש במרכז המבקרים של המצפה. על פי נתוני המצפה הודעה, אפאצ'י שימשה מודל לעסקים אחרים במערב טקסס על ידי התאמת והגנת האורות באתרי הקידוח שלה ובמתקנים הקשורים לה.

משאבים נוספים:

• צפה בזה מבוא וידאו למצפה מקדונלד.
• עקוב אחר כל החדשות והתמונות האחרונות של מצפה הכוכבים מקדונלד על אודות הארגון עמוד בפייסבוק.
• למידע נוסף על מצפה הכוכבים תוכנית רדיו סטאר דייט.

מאמר זה עודכן ב- 15 בנובמבר, 2019, על ידי משתתף Space.com, סטיב פנטרס.