Na szczycie spłaszczonej góry na chilijskiej pustyni Atacama jeden z największych teleskopów na świecie może pomóc naukowcom odpowiedzieć na odwieczne pytanie: „Czy jest tam życie?” Obecnie w budowie i na dobrej drodze do uruchomienia na początku następnej dekady, Giant Magellan Telescope (GMT) popchnął naukowców do innowacji i tworzenia nowych technologii w ich dążeniu do zobaczenia najsłabszych i najodleglejszych obiektów we wszechświecie.
Na lokalizację teleskopu naukowcy wybrali Obserwatorium Las Campanas, położone w obszarze pozbawionym zanieczyszczenia światłem i bezdeszczowej pogody średnio przez ponad 300 dni w roku. Konsorcjum dziesięciu uniwersytetów i ośrodków badawczych, w tym Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, wkracza, aby pokryć koszt teleskopu w wysokości 1 miliarda dolarów. (Po zakończeniu roczny budżet operacyjny wyniesie około 36 milionów USD).
„Wyzwaniem przy budowie tego teleskopu jest to, że chcieliśmy mieć bardzo duże lustro pierwotne” - mówi Charles Alcock, dyrektor Harvard-Smithsonian Center. „Powodem, dla którego lustra te muszą być duże, jest to, że szukamy obiektów bardzo słabych”. Bardzo duże jest niedopowiedzenie; podczas gdy główne zwierciadło Kosmicznego Teleskopu Hubble'a ma osiem stóp średnicy, GMT mierzy ponad osiemdziesiąt stóp. Dziesięciokrotnie większa niż średnica Hubble'a, sprawi, że obrazy takich obiektów jak odległe planety będą przelatywały przed gwiazdami dziesięć razy ostrzejsze. Po ukończeniu obudowa GMT będzie miała 22 piętra i będzie obejmować obszar wielkości trzech boisk piłkarskich.
Budowanie tych olbrzymich luster ma miejsce ponad 7000 mil od Chile w Steward Observatory Mirror Lab, zlokalizowanym poniżej stadionu piłkarskiego na Uniwersytecie Arizony. Pod kierunkiem profesora astronomii J. Rogera P. Angel zespół obraca się, rzucając lekkie zwierciadła o strukturze plastra miodu GMT, nazwane od ich wzorzystego wyglądu. Większość teleskopów zawiera dwa zwierciadła, ale Angel i jego zespół używają siedmiu. Zwierciadło główne będzie zawierać siedem pojedynczych kawałków szkła, każdy o wadze 20 ton. Sześć zakrzywionych lusterek zewnętrznych otoczy główne, tworząc coś, co Alcock z Harvard-Smithsonian Center opisuje jako „unikalny kształt w historii precyzyjnego projektowania lusterek”. Siedem lusterek połączy się jak mozaika i będzie działać jak jedno duże lustro z pojedynczy cel.
Gdy teleskopy stają się większe, lustra również muszą. Angel postanowił uczynić to swoją misją, ponieważ, jak mówi: „Firma zajmująca się produkcją szkła w ogóle tego nie rozwiązała”. Zaprojektowanie tych luster miało miejsce przez kilka dziesięcioleci i umożliwiło GMT. Angel mówi, że jeśli jego kosmici używają teleskopów do obserwacji Ziemi, „Lubię sobie wyobrażać, że używają zwierciadeł podobnych do nas”.
Lustro o strukturze plastra miodu jest podstawową technologią stojącą za super-teleskopami, które zabierają naukowców dalej niż kiedykolwiek wcześniej. Wielki Teleskop Lornetkowy w Arizonie, dedykowany w 2004 roku, wykorzystuje zwierciadła o strukturze plastra miodu, podobnie jak Teleskop Lustrzany (MMT), również w Arizonie. MMT zaczął działać w 1970 roku, a Angel wyposażył go w nowe lustro w 1992 roku. Naukowcy preferują te lustra, ponieważ mają tendencję do chłodzenia w nocy, w przeciwieństwie do innych rodzajów, które pozostają gorące i powodują migotliwe efekty, które psują obrazy.
Po sześciu latach innowacji technologicznych laboratorium Angel ukończyło pierwsze lustro GMT w 2012 r. Zespół ma teraz cztery lustra na różnych etapach rozwoju, przy każdym z nich pracującym aż 30 osób. „Największym wyzwaniem jest [absolutnie] upewnić się, że mamy rację, gdy jest tak trudny kształt”, mówi Angel. Z Arizony gotowe lusterka będą podróżować autostradą - co ograniczyło ich rozmiar - do łodzi kierującej się do Chile. Przed rozpoczęciem wysyłki Angel czeka na zakończenie i przetestowanie drugiego lustra.
„Giant Magellan Telescope jest dość interesujący, ponieważ prawdopodobnie bardziej niż jakikolwiek inny teleskop, jaki kiedykolwiek zbudowaliśmy, naprawdę opiera się na nowoczesnej technologii” - powiedział astrofizyk i zdobywca Nagrody Nobla w 2011 roku Brian Schmidt na imprezie Smithsonian na początku tego miesiąca. „Ma lasery, ma ten adaptowalny układ optyczny. Wszystko to składa się razem. ”Schmidt jest wykładowcą na Australian National University, będącym częścią konsorcjum GMT.
Schmidt i inni naukowcy mają duże nadzieje, że uruchomienie GMT zakończy się sukcesem. Na szczęście dla nich, w przeciwieństwie do Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, GMT ma tę zaletę, że opiera się na Ziemi, jeśli pojawią się jakiekolwiek problemy na linii.
„Prawdziwą sztuczką są instrumenty”, mówi Andrea Dupree, astrofizyk z Harvard-Smithsonian Center. „Wszystko, co robi teleskop, to zbieranie światła i rzucanie nim w instrument, i to właśnie tam dokonuje się postęp technologiczny”.
Dzięki GMT naukowcy będą mieli wystarczająco dużo światła, aby sfotografować odległe planety, a być może nawet poznać ich atmosferę. Jeśli odkryją oznaki tlenu, znalezienie innych form życia może nie być daleko. Ogromny rozmiar teleskopu pozwoli także naukowcom dowiedzieć się o ciemnej materii i odpowiedzieć na pytania o to, kiedy i jak powstały pierwsze gwiazdy. „Zdolność do przechodzenia i eksplorowania tych pierwszych gwiazd, to z pewnością jedna z rzeczy, które naprawdę chcę zrobić z Wielkim Teleskopem Magellana” - powiedział Schmidt podczas tego wydarzenia.
Wszyscy naukowcy zainwestowani w przyszłość GMT zgadzają się, że trudno jest przewidzieć, jakie rodzaje pytań o wszechświat mogą odpowiedzieć na ich nowe technologie. „Najbardziej ekscytujące odkrycia będą nieoczekiwane” - mówi Dupree.
