Astronomija

Kaip antžeminiai teleskopai kovoja su žemės drebėjimais?

Kaip antžeminiai teleskopai kovoja su žemės drebėjimais?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Astronominiai teleskopai valandas ar net dienas stebi tam tikrus dangaus taškus ir, kiek žinau, stebėjimo metu jie turi išlikti ypač stabilūs. Kas atsitiks, kai žemės drebėjimas purtys žemę? Ar tai sugadina stebėjimą? Jei taip, kaip dažnai tai atsitinka?


Žemės drebėjimai neretai pasitaiko Havajuose ir Čilėje, kur pastatytos kelios observatorijos. Asmeninės patirties turiu tik su La Silla observatorija, kur stebint kadaise įvyko nedidelis žemės drebėjimas. Tai buvo senas teleskopas, o vaizdas sugadintas. Šiuolaikiniai teleskopai gali atlaikyti nedidelę seisminę veiklą, tačiau nuo to laiko mes pajutau žemės drebėjimą, manau, kad vaizdas būtų sugadintas bet koks teleskopas.

Laimei, nuotraukos nėra daromos per ilgą ekspoziciją. Atvirkščiai, jie susideda iš kelių pozicijų, kurios pridedamos vėliau. Paprastai neeksponuojate ilgiau nei 30 minučių. Tada silpną daiktą, kuriam reikia, tarkime, 5 valandų ekspozicijos, suteikia mediana iš 10 pusvalandžio ekspozicijų. Kodėl mediana, o ne vidutinė? Nors žemės drebėjimai vis dėlto reti, kosminiai spinduliai gana dažnai sugadina mažą atvaizdo sritį, tačiau, paėmus mediana, tokie pašaliniai elementai pašalinami$ ^ durklas ! ! ! $.

Kitaip tariant, visa naktis nėra sugadinta, tik viena ekspozicija, kuri buvo padaryta įvykus žemės drebėjimui.

Didesnį nerimą kelia smurtiniai žemės drebėjimai, kurie iš esmės gali sugadinti teleskopą. Šiuolaikiniai teleskopai yra pasirengę susidoroti su tokia seismine veikla. Pavyzdžiui,

... ESO VLT turi sudėtingą mechaninę sistemą, kuri automatiškai įsijungia patyrus stiprų 7 ar didesnio stiprumo žemės drebėjimą. Aplink veidrodžio kraštus yra keletas spaustukų, kurie, akimirksniu pastebėję, gali pakelti visą 23 tonų veidrodį nuo pavarų ir pritvirtinti prie teleskopo atramos.

2006 m. Žemės drebėjimas, esantis netoli Havajų, šiek tiek pakeitė įvairių dalykų padėtį „Subaru“ teleskope, matyt, ten buvę žmonės dirbo numeriais prieš ir po 2006 m., Teigia buvęs teleskopų operatorius Danas Birchallas.

Šaltinis: ESO, kur taip pat galite sužinoti daugiau, kaip išvengti žalos žemės drebėjimų atveju.


$ ^ durklas $Pvz., Jei tam tikro taško, kuriame yra 10 vaizdų, vertės yra $[21,25,22,19,22,27,23,65536,18,24]$, tada akivaizdu, kad aštuntoje ekspozicijoje kažkas ne taip ir mediana $(22.5)$ yra labiau būdingas „tikrajai“ vertei nei vidurkiui $(6573.7)$.


Revoliucinis metodas, leidžiantis smarkiai sumažinti sklindančią šviesą kosminiuose teleskopuose

Li & egravege universiteto „Spatial de Li & egravege“ centro (CSL) tyrėjų komanda ką tik sukūrė metodą, skirtą nustatyti kosminiuose teleskopuose sklindančios šviesos dalyvius ir kilmę. Tai yra didelis pasiekimas kosmoso inžinerijos srityje, kuris padės įsigyti dar smulkesnių kosminių vaizdų ir kurti vis efektyvesnius kosmoso instrumentus. Šis tyrimas ką tik paskelbtas žurnale Mokslinės ataskaitos.

Kosminiai teleskopai tampa vis galingesni. Pastarųjų metų technologinė raida leido, pavyzdžiui, stebėti objektus vis tolyn į Visatą arba vis tiksliau išmatuoti Žemės atmosferos sudėtį. Tačiau vis dar yra vienas veiksnys, ribojantis šių teleskopų veikimą: klajojanti šviesa. Jau seniai žinomas reiškinys, kai klajojanti šviesa sukelia šviesos atspindžius (vaiduoklių atspindžiai tarp lęšių, sklaidos ir kt.), Kurie kenkia vaizdų kokybei ir dažnai sukelia neryškius vaizdus. Iki šiol šios klajojančios šviesos tikrinimo ir apibūdinimo metodai teleskopų kūrimo etape buvo labai riboti, todėl buvo galima „tiesiog“ sužinoti, ar prietaisas jautrus reiškiniui, ar ne, privertęs inžinierius peržiūrėti visus savo skaičiavimus. teigiamais atvejais tai gerokai vėluoja diegti šias pažangias priemones.

„Centre Spatial de Li & egravege“ (CSL) tyrėjai, bendradarbiaudami su Strasbūro universitetu, ką tik sukūrė revoliucinį šios problemos sprendimo metodą, naudodami femto sekundės impulsinį lazerį, siunčiantį šviesos pluoštus teleskopui apšviesti. „Nešvelnūs šviesos spinduliai (teleskopu) ima skirtingus optinius kelius nuo spindulių, kurie suformuoja vaizdą“, - paaiškina kosminių optinių sistemų ir klajojančios šviesos ekspertas CSL Lionelis Clermontas. Dėl šios priežasties ir naudodami itin greitą detektorių (skiriamąją gebą - 10–9 sekundžių skiriamąją gebą, t. Y. Tūkstantąją milijoninę sekundės dalį), mes matuojame vaizdą ir skirtingus klaidžiojančius šviesos efektus skirtingu metu. Be šio skilimo, mes galime identifikuoti kiekvieną iš prisidedančiųjų, naudodami jų atvykimo laiką, kurie yra tiesiogiai susiję su optiniu keliu, ir taip žinoti problemos kilmę. "CSL inžinieriai dabar įrodė šio metodo veiksmingumą. popierius, ką tik paskelbtas žurnale Mokslinės ataskaitos, kuriame jie pristato pirmąjį filmą, kuriame rodomi vaiduoklių atspindžiai laužiamuoju teleskopu, atvykstančiu skirtingu metu. „Mes taip pat galėjome naudoti šiuos matavimus, kad pakeistume teorinius modelius, - sako Lionelis Clermontas, - tai leis, pavyzdžiui, ateityje sukurti geresnius vaizdo apdorojimo modelius. Koreliuodami šiuos matavimus su skaitmeniniais modeliais, mokslininkai dabar galės tiksliai nustatyti klaidžiojančios šviesos kilmę ir taip atitinkamai veikti tobulindami sistemą tiek tobulindami aparatinę įrangą, tiek kurdami korekcijos algoritmus.

Šis CSL sukurtas metodas gali būti ne tik mokslinis įdomumas, bet ir nedidelė revoliucija didelio našumo kosminių prietaisų srityje. „Jau sulaukėme didelio ESA (Europos kosmoso agentūros) ir kosmoso sektoriaus pramonininkų susidomėjimo“, - sako Marcas Georgesas, CSL metrologijos ir lazerių ekspertas, tyrimo bendraautorius. Šis metodas padeda spręsti neatidėliotiną problemą, kuri iki šiol nebuvo išspręsta. "Netolimoje ateityje CSL tyrėjai ketina tęsti šio metodo kūrimą, padidinti jo TRL (technologinio pasirengimo lygį) ir perkelti jį į pramoninį lygį. programa jau suplanuota FLEX („Fluorescence Explorer“) projektui - žemės stebėjimo teleskopui, kuris yra ESA „Living Planet“ programos dalis. Tyrėjai tikisi, kad galės jį pritaikyti ir moksliniams instrumentams.


Antžeminiai lazeriai galėtų išstumti kosmines šiukšles iš susidūrimo kurso orbitų

Australijos nacionalinio universiteto (ANU) mokslininkai randa naujų panaudojimo būdų lazeriu paremtai technologijai, kuri sustiprina teleskopų vaizdus, ​​vadinamus adaptyvia optika, ir tai gali padėti sušvelninti pasaulio augančių kosminių šiukšlių problemą. Tikslingai pagaminti lazeriai apleistiems palydovams gali suteikti šiek tiek fotonų, # 8216fazių ir # 8217 fotonų, skirdami tiek energijos, kad pakeistų šiukšlių orbitą ir išvengtų artėjančio susidūrimo.

Lazeriai turi ilgą astronomijos istoriją. Teleskopai kosmose, kaip ir Hablas, gali padaryti įspūdingus vaizdus, ​​nes jiems nereikia kovoti su atmosferos iškraipymu (efektu, dėl kurio žvaigždės pasirodo naktiniame danguje). Tačiau kosminiai teleskopai gali būti tik tokie dideli, todėl antžeminės observatorijos gali pasiūlyti daug daugiau regėjimo jėgos, šiek tiek padedant adaptyviai optikai.

Kaip paaiškina ANU profesorė Celine D & # 8217Orgeville, & # 8220 be adaptyviosios optikos, teleskopas mato kosminį objektą kaip šviesos dėmę. Taip yra todėl, kad mūsų atmosfera iškreipia šviesą, sklindančią tarp Žemės ir tų objektų. Tačiau naudojant adaptyvią optiką šie objektai tampa lengviau matomi, o jų vaizdai tampa daug ryškesni. Iš esmės adaptyvioji optika sumažina mūsų atmosferos iškraipymus, užtikrindama, kad aiškiai matytume neįtikėtinus vaizdus, ​​kuriuos užfiksuoja mūsų galingi teleskopai. & # 8221

Celine D & # 8217Orgeville su EOS 1,8 metro teleskopu Mount Stromlo observatorijoje, kuris naudoja adaptyvią optiką palydovams stebėti ir atvaizduoti. Vaizdo kreditas: Celine D’Orgeville / Australijos nacionalinis universitetas.

Sistema veikia spindėdama galingą lazerį į dangų, jaudinančias natrio sluoksnio daleles, esančias šalia kosmoso krašto (sluoksnį sukuria sudegę meteoritai). Sujaudinti natrio atomai teleskopui atrodo kaip ryški dirbtinė žvaigždė ir pakankamai ryški, kad būtų galima išmatuoti, kaip atmosfera deformuoja šviesą grįždama į teleskopą. Turint šią informaciją, teleskopo ir # 8217 veidrodį galima taip lengvai deformuoti, kad būtų panaikintas atmosferos poveikis. Tai turi padaryti tūkstančius kartų per sekundę, kad neatsiliktų nuo nuolat besikeičiančių atmosferos sąlygų.

Ši technika puikiai tinka stebint tolimas žvaigždes ir galaktikas, kurios lėtai juda dangumi, tačiau ANU tyrinėtojai tobulino technologijas, kad galėtų stebėti greitai judančius palydovus ir kosmines šiukšles.

Jei kosminių šiukšlių gabalas yra susidūrimo kursuose su kitu objektu (tai atsitinka dažniau, nei mes norėtume manyti), tada sekimo lazeris, naudodamas adaptyvią optiką, galėtų nukreipti antrinį infraraudonųjų spindulių lazerį į taikinį, kuris pastumtų erdvę šiukšlė į kitą trajektoriją. Šių lazerių sistema visame pasaulyje galėtų užkirsti kelią katastrofiškiems susidūrimams.

Žemės orbitoje esančių objektų vaizdavimas. Maždaug 95% objektų yra orbitos nuolaužos, o ne funkciniai palydovai. Kreditas: NASA.

Tačiau tokia sistema yra politiškai sudėtinga. Be technologinių patobulinimų gali reikėti naujovių reguliavimo ir tarptautinės kosmoso teisės srityje. Neteisingas trajektoriją keičiančių lazerių naudojimas gali sukelti diplomatinį liūną, nors pasaulinio bendradarbiavimo nauda kosminio šlamšto klausimu yra akivaizdi. Jei mums pasisekė, ANU tyrimai gali būti naujų bendradarbiavimo taisyklių katalizatorius šioje srityje.

ANU & # 8217s tyrimai taip pat turi vertę komunikacijos srityje. Komercinis mokslinių tyrimų programos partneris „Electro Optic Systems“ (EOS) tikisi naudoti šią sistemą lazeriu pagrįstam ryšiui tarp palydovų ir žemės plėtoti.

Visoje adaptyvioji optika lazerius paverčia vienu iš naudingiausių kosmoso tyrinėjimo įrankių, o jų ateitis, atleisk žodį, yra šviesi.

  • & # 8220Naujas lazeris, padedantis išvalyti kosminių šiukšlių dangų. & # 8221 ANU.
  • Tony Travouillon, Céline d & # 8217Orgeville, Francis Bennet & # 8220 Adaptyviosios optikos šakos. & # 8221 Mokslinis amerikietis.
  • Stevenas Freelandas ir Annie Handmer, & # 8220. Tai ne koks jūsų lazeris, o kaip jūs jį naudojate: kosmoso įstatymai yra svarbi kovos su kosminėmis šiukšlėmis dalis. & # 8221 Pokalbis.

Paveikslėlis: labai didelio teleskopo atlikėjo įspūdis. Kreditas: ESO / L. Kalçada.


Du teleskopai atskleidžia naujas užuominas apie TRAPPIST-1 planetos kompozicijas, atmosferas

Ši atlikėjo koncepcija parodo, kaip gali atrodyti planetų sistema „TRAPPIST-1“, remiantis turimais duomenimis apie planetas ir jų skersmenį, masę ir atstumą nuo priimančiosios žvaigždės 2018 m. Vasario mėn. Kreditas: NASA / JPL-Caltech

Per metus, kai NASA paskelbė septynias Žemės dydžio TRAPPIST-1 sistemos planetas, mokslininkai sunkiai dirbo, kad geriau suprastų šiuos viliojančius pasaulius, esančius vos už 40 šviesmečių. Dėl duomenų, gautų iš kosminių ir antžeminių teleskopų derinio, mes apie TRAPPIST-1 žinome daugiau nei bet kuri kita planetinė sistema, išskyrus mūsų Saulės sistemą.

Naujas tyrimas žurnale „Astronomy and Astrophysics“, panaudojant NASA kosminių teleskopų „NASA & # 39s Spitzer“ ir „Kepler“ duomenis, siūlo geriausią vaizdą apie tai, iš ko susideda šios planetos. Jie naudojo teleskopo stebėjimus, kad apskaičiuotų tankį tiksliau nei bet kada, tada naudojo tuos skaičius kompleksinėse simuliacijose. Tyrėjai nustatė, kad visos planetos daugiausia yra pagamintos iš akmens. Be to, kai kurių vandenyje iki 5 procentų masės yra 250 kartų daugiau nei Žemės vandenynuose.

Vandens forma TRAPPIST-1 planetose priklausytų nuo to, kiek šilumos jie gauna iš savo ypač kietos nykštukinės žvaigždės, kuri yra tik maždaug 9 procentais tokia masinė, kaip mūsų Saulė. Arčiausiai žvaigždės esančios planetos labiau linkusios priimti vandenį atmosferos garų pavidalu, o toliau esančiųjų paviršiuose vanduo gali būti užšalęs kaip ledas. TRAPPIST-1e yra uolingiausia planeta iš visų, tačiau manoma, kad vis dar yra galimybė talpinti skystą vandenį.

Planetų ir atmosferos klausimas taip pat yra svarbus norint suprasti, ar ant šių paviršių gali būti skysto vandens - esminio ingrediento, kad būtų galima gyventi. NASA & # 39; Hablo kosminis teleskopas dabar ištyrė šešias iš septynių TRAPPIST-1 planetų ir nauji rezultatai iš keturių iš jų yra paskelbti „Nature Astronomy“. Naujame tyrime Hablas atskleidžia, kad mažiausiai trijose TRAPPIST-1 planetose - d, e ir f - neatrodo pūstos, daug vandenilio turinčios atmosferos, kaip mūsų pačių Saulės sistemos dujų milžinuose. Vandenilis yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos, todėl šios planetos, esančios šalia, būtų karštos ir nesvetingos gyvenimui.

2016 m. Hablo stebėjimai taip pat nerado vandenilio atmosferos c ir d įrodymų. Šie ir nauji rezultatai yra palankesni kompaktiškoms atmosferoms, tokioms kaip Žemė, Venera ir Marsas. Norint nustatyti vandenilio kiekį planetos g & # 39s atmosferoje, reikia papildomų stebėjimų.

Abu tyrimai padeda atverti kelią NASA ir rsquoso Jameso Webbo kosminiam teleskopui, kurį ketinama paleisti 2019 m. Webbas gilinsis į planetos atmosferą ir ieškos sunkesnių dujų, tokių kaip anglies dioksidas, metanas, vanduo ir deguonis. Tokių elementų buvimas galėtų suteikti užuominų, ar gali būti gyvybė, ar planetos yra tinkamos gyventi.

„TRAPPIST-1“ yra pavadintas tranzitu vykstančiomis planetomis ir mažaisiais teleskopais (TRAPPIST) Čilėje, kuris atrado dvi iš septynių šiandien žinomų „TRAPPIST“ planetų, paskelbtų 2016 m. Vasario mėn. teleskopai, patvirtino šias planetas ir atidengė kitus penkis sistemoje.


Milžiniškas „Magellan“ teleskopas uždirba aukščiausius įvertinimus dėl saugaus žemės drebėjimo - pirmojo observatorijos projekto

Tarptautinė apžvalgos grupė giria „Giant Magellan“ teleskopo novatorišką seisminę apsaugos sistemą, galinčią apsaugoti 13,6 milijono svarų teleskopo struktūrą nuo žemės drebėjimų žalos viename iš seismiškai aktyviausių pasaulio regionų.

Milžinišką „Magellan“ teleskopą kuriantys inžinieriai PASADENA, CA ir # 8212 išsprendė didžiulį dizaino iššūkį, kurio niekada nebuvo bandyta: apsaugoti žemės drebėjimų nepažeidžiant 22 aukštų besisukančios observatorijos ir septynių didžiausių pasaulyje monolitinių veidrodžių. Novatoriškas seisminės apsaugos dizainas pelnė aukščiausius įvertinimus nepriklausomos tarptautinių ekspertų peržiūros grupės lapkritį, nutiesdamas kelią naujos kartos observatorijos projektavimui.

„Naujos itin didelių teleskopų kartos struktūros yra tokios masyvios, jų prietaisai tokie jautrūs, o seisminė aplinka, kurioje jie yra, yra tokia intensyvi, kad iš tikrųjų niekaip negalima išvengti seisminės apsaugos. Mums reikia seisminės izoliacijos sistemos, kad teleskopas veiktų “, - sakė dr. Bruce'as Bigelowas, milžiniško„ Magellan “teleskopo aikštelės, gaubto ir įrenginių vadovas.

Milžiniškas „Magellan“ teleskopas yra naujas 30 metrų klasės antžeminis teleskopas, statomas Las Campanas observatorijoje Čilės Atacamos dykumoje, vienoje iš geriausių vietų visatai pamatyti. Tačiau nors šiame atokiame regione per metus gali pasigirti daugiau nei 300 giedrų galaktikos centro naktų, jame taip pat gyvena vieni didžiausių, dažniausių ir ardomiausių žemės drebėjimų, užfiksuotų. Dideli žemės drebėjimai Čilėje gali trukti ilgiau nei tris minutes ir dažnai viršyti septynias paviršiaus bangų skalėje (MS).

Milžiniško „Magellan“ teleskopo statybvietė Las Campanas observatorijoje Čilėje, 2020 m. Vasario mėn. Vaizdo kreditas: „Giant Magellan“ teleskopas - „GMTO Corporation“

"Teleskopai, kurie buvo pastatyti seismiškai aktyviuose regionuose, buvo suprojektuoti dėl mažesnio masto be aiškaus seisminio sušvelninimo", - sakė dr. Dave'as Ashby, milžiniško magelano teleskopo projektų inžinierius. „Nors dauguma jų veikia ir šiandien, kai kurie patyrė brangių žemės drebėjimų nuostolių. Naujos kartos itin dideli teleskopai bus pastatyti su sudėtingais seisminiais švelninimais, įskaitant seisminę izoliaciją, siekiant subalansuoti statybos ir eksploatavimo išlaidas per ilgą šių didelių įrenginių eksploatavimo laiką. “

Milžiniško Magelano teleskopo seisminės apsaugos sistema, dar vadinama seisminės izoliacijos sistema, teleskopų pasaulyje nėra precedento neturinti pagal dydį ir sudėtingumą. Skirtingai nuo ligoninių ar didelių tiltų, seisminės izoliacijos sistema turi ne tik apsaugoti konstrukcijas nuo griūties, bet ir užkirsti kelią struktūrai ir trapiems optiniams komponentams viduje. Kadangi milžiniško Magelano teleskopo seisminė izoliacijos sistema tarnauja kaip teleskopo pagrindas, ji turi būti labai patikima. Pagal planą, seisminės izoliacijos gedimo tikimybė yra mažesnė nei 0,5 procento per 50 metų observatorijos tarnavimo laiką. Sistema sukurta taip, kad išliktų neaktyvi per nedidelius „nemalonius“ žemės drebėjimus, kurie būdingi Las Campanas observatorijoje. Sistema įsijungs tik tada, kai žemės drebėjimai viršija maždaug 5 mS stiprumą, ir ekstremalių žemės drebėjimų metu, kurie paprastai įvyksta 1–2 metus.

Milžino Magelano teleskopo seisminė izoliacijos sistema susideda iš dviejų gynybos linijų, kurios saugo jį ir leidžia grįžti į operacijas per kelias valandas ar savaites, atsižvelgiant į seisminio įvykio dydį.

  1. Seisminio izoliavimo sistema: apskritas 24 vienos trinties švytuoklės izoliatorių rinkinys, palaikantis teleskopą ir jo prieplauką bei apsaugantis teleskopo optinius komponentus ir instrumentus nuo aktyvaus žemės judėjimo, kurį sukelia didelis žemės drebėjimas.
  2. Prieplaukų priėmimo sistema: hidraulinė sistema, kuri po didelio žemės drebėjimo gali grąžinti 6 200 tonų teleskopo konstrukciją į pradinę ramybės ir darbinę padėtį.

Apskritas 24 vienos trinties švytuoklės izoliatorių masyvas yra po milžiniško Magelano teleskopo prieplauka, kuri palaiko teleskopą ir apsaugo optinius komponentus ir prietaisus nuo aktyvaus žemės judėjimo, kurį sukelia dideli žemės drebėjimai. Vaizdo kreditas: „Giant Magellan“ teleskopas - korporacija „GMTO“

Po didelio žemės drebėjimo trinties švytuoklės izoliatoriai gali negrąžinti teleskopo tiksliai į įprastą darbo padėtį. "Izoliacijos sistema grąžins teleskopą į" namų "padėtį per porą colių, tačiau tai nėra pakankamai gerai", - sakė dr. Bigelow. "Čia atsiranda pirso atnaujinimo sistemos hidraulika, kuri gali perkelti 6000 metrinių tonų teleskopo ir prieplaukos ir grąžinti teleskopą į colio dalį nuo tos vietos, kur jis buvo iki žemės drebėjimo."

Seisminio švytuoklinio guolio bandymas naudojant 275 tonų hidraulinį laikiklį su šoniniu hidrauliniu cilindru. Vaizdo kreditas: „Giant Magellan“ teleskopas - korporacija „GMTO“

Siekdami patvirtinti šį revoliucinį dizainą, milžino „Magellan“ teleskopo inžinieriai pristatė projektą nepriklausomai tarptautiniu mastu žinomų seisminių izoliacijos sistemų, labai didelių hidraulinių padėties nustatymo sistemų ir labai stipraus betono formavimo ir dėjimo ekspertų grupei. Recenzentai pranešė, kad preliminarūs projektai sėkmingai atitiko seisminės apsaugos reikalavimus, kurie, kaip sakė dr. Bigelow, yra „labai svarbūs užtikrinant, kad teleskopas galėtų atlikti savo darbą 50 metų“.

Norėdami gauti daugiau informacijos apie milžinišką „Magellan“ teleskopą, apsilankykite gmto.org

Žiniasklaidos kontaktas
Ryanas Kallabis
Komunikacijos direktorius
[email protected]
(626) 204-0554

Daugialypės terpės ištekliai
Daugialypę terpę nuo leidimo galite rasti čia iki 2021 m. Sausio 8 d.

Turtas gali neatrodyti nekredituotas. Kredito linija turi būti suteikta taip: Milžiniškas „Magellan“ teleskopas - „GMTO Corporation“.


Antžeminių teleskopų apribojimai

Kaip ir mano tėvas, įstojau į Jeilio universitetą, kur įgijau fizikos laipsnį. Skirtingai nei mano tėvas, aš toliau mokiausi gamtos mokslų ir nuėjau į aukštąją mokyklą, užuot užsiėmęs verslu, aš dariau magistro darbą Kembridžo universitete Anglijoje, Prinstono universitete ir Harvardo universitete. Tais metais, kai baigiau daktaro laipsnį, Antrasis pasaulinis karas prasidėjo Vokietijai įsiveržus į Lenkiją. Kaip ir daugelis mokslininkų, aš ėjau dirbti į vyriausybę palaikyti karo pastangų. Mano slaptas karo darbas buvo dirbti su SONAR technologija, kuri naudojama objektams rasti po vandeniu.

Po karo grįžau į Jeilą kaip profesorius, bet netrukus atsidūriau Prinstone, kur buvau paskirtas Prinstono observatorijos direktoriumi ir astrofizikos skyriaus pirmininku. Būdamas Prinstone stebėjau naujų teleskopų kūrimą.

Astronomai per pastaruosius 350 metų pastatė vis didesnius teleskopus ir padarė nuostabių atradimų. Galilėjus visiškai pakeitė mūsų požiūrį į Visatą - nuo Žemės centro į Saulę - knyga apie jo darbą su efektyviu colio dydžio teleskopu. Jis taip pat paaiškino Paukščių Tako išvaizdą. Herschelis dar kartografavo Paukščių Taką naudodamas savo 19 ir 48 colių teleskopus ir atpažino jo suploto formos elementus, nors jis nežinojo apie žvaigždes, kurias slėpė dulkės, todėl praleido visą galaktikos mastą . Daugybė patobulintų mechaninių ir optinių teleskopų aspektų XVIII amžiuje paskatino „didžiojo stiklo“ šimtmetį: 72 colių „Leviathan“, „Yerkes“ 40 colių refraktorius, „Mt. „Wilson“ 60 ir 100 colių atšvaitai ir Mt. 200 colių „Palomar“ teleskopas. Šiuos paskutinius tris panaudojo Hubble'as, kad išvystytų Visatos vaizdą, kokį mes dabar žinome: daugybė galaktikų tipų nuskriejo į besiplečiančios erdvės tolius, kai kurie jauni, kiti seni, o kiti vis dar formuojasi.

Atmosferos turbulencija:
Autorius: G. Weigeltas, Radijo astronomijos MPI (1999)

Tačiau šie teleskopai negalėjo atskleisti per toli Visatoje esančių galaktikų detalių, jie pasiekė tik mažiau nei 1% Visatos tūrio galaktikas. Norint pamatyti didžiąją dalį faktiškai besiformuojančių galaktikų, reikėtų pašalinti paskutinį ir svarbų nedidelio dydžio teleskopų apribojimą: visus vaizdus, ​​stebimus antžeminiais teleskopais, paveikia vaizdas, kuris neryškus, kai šviesa keliauja paskutinę mažą savo kelionės dalį iš galaktikų per Žemės atmosferą. Dėl atmosferos savybių fotonai atsitiktinai ir šiek tiek keičia savo kryptį, todėl vaizdai atrodo neryškūs.

Šiuo metu turėčiau paaiškinti, kad šviesos perdavimą galima apibūdinti energijos paketais, vadinamais fotonais, arba keliaujančiomis bangomis. Kaip ir vandens bangomis, galima pagalvoti apie bangų frontą, keliaujantį per atmosferą. Atmosferos viršuje oras nėra tankus ir turbulentiškas, todėl bangų frontai yra lygiagretūs. Pagalvokite apie atskirus šviesos paketus, judančius statmenai bangos fronte. Bangos frontas yra sutrikęs apatinėse atmosferos dalyse, todėl iš kiekvienos bangos fronto dalies išlindę fotonai juda šiek tiek skirtingomis kryptimis. Todėl vieno veidrodžio teleskopas negali sutelkti visų į tą patį tašką, todėl vaizdas yra šiek tiek neryškus. Nuo žemės galima bandyti pataisyti atmosferos perturbacijas arba tiesiog pastatyti teleskopą į kosmosą, kuriame nėra turbulencijos.


Palydovų žvaigždynų poveikis astronominiams stebėjimams

Astronomai neseniai išreiškė susirūpinimą dėl palydovinių megažvaigždžių įtakos moksliniams tyrimams. Siekdama geriau suprasti šių žvaigždynų poveikį astronominiams stebėjimams, ESO užsakė mokslinį jų poveikio tyrimą, daugiausia dėmesio skirdama stebėjimams ESO teleskopais regimajame ir infraraudonųjų spindulių spinduliuose, taip pat atsižvelgdama į kitas observatorijas. Tyrimas, kuriame atsižvelgiama į 18 reprezentacinių palydovų žvaigždynų, kuriuos kuria „SpaceX“, „Amazon“, „OneWeb“ ir kiti, kartu sudarančių daugiau nei 26 tūkstančius palydovų [1], dabar priimtas paskelbti Astronomija ir astrofizika.

Tyrimo metu nustatyta, kad dideli teleskopai, tokie kaip ESO labai didelis teleskopas (VLT) ir būsimas ESO ypač didelis teleskopas (ELT), bus „vidutiniškai paveikti“ kuriamų žvaigždynų. Poveikis labiau išryškėja esant ilgoms ekspozicijoms (apie 1000 s), kurių iki 3% gali būti sugadinta prieblandoje, tarp aušros ir saulėtekio bei tarp saulėlydžio ir sutemų. Trumpesnė pozicija būtų paveikta mažiau, ir būtų paveikta mažiau nei 0,5% tokio tipo stebėjimų. Stebėjimai, atliekami kitu laiku nakties metu, taip pat būtų mažiau paveikti, nes palydovai būtų Žemės šešėlyje ir todėl nebūtų apšviesti. Priklausomai nuo mokslo atvejo, poveikį galima sumažinti pakeitus ESO teleskopų darbo grafikus, nors šie pakeitimai kainuoja [2]. Pramonės pusėje veiksmingas žingsnis siekiant sušvelninti poveikį būtų palydovų užtemdymas.

Tyrime taip pat nustatyta, kad didžiausią poveikį galėtų turėti plataus lauko tyrimai, ypač atliekami su dideliais teleskopais. Pavyzdžiui, iki 30–50% JAV Nacionalinio mokslo fondo Vera C. Rubin observatorijos (ne ESO įstaigos) pozicijų būtų „smarkiai paveikta“, atsižvelgiant į metų laiką, nakties laiką ir supaprastinant tyrimo prielaidas. Sušvelninimo metodai, kuriuos būtų galima taikyti ESO teleskopuose, šioje observatorijoje neveiktų, nors aktyviai tiriamos kitos strategijos. Norint iki galo suprasti stebėjimo duomenų praradimo mokslinius padarinius ir jų analizės sudėtingumą, reikia atlikti tolesnius tyrimus. Plataus lauko tyrimų teleskopai, tokie kaip Rubino observatorija, gali greitai nuskaityti dideles dangaus dalis, todėl jie yra labai svarbūs norint pastebėti trumpalaikius reiškinius, pavyzdžiui, supernovas ar potencialiai pavojingus asteroidus. Dėl savo unikalios galimybės generuoti labai didelius duomenų rinkinius ir rasti stebėjimo tikslus daugeliui kitų observatorijų, astronomijos bendruomenės ir finansavimo agentūros Europoje ir kitur plačiajuosčio tyrimo teleskopus priskyrė prie svarbiausių būsimų astronomijos pokyčių prioritetų.

Profesionalūs ir mėgėjai astronomai taip pat išreiškė susirūpinimą dėl to, kaip palydovų megažvaigždynai galėtų paveikti nesugadintus naktinio dangaus vaizdus. Tyrimas rodo, kad maždaug 1600 palydovų iš žvaigždynų bus virš observatorijos horizonto vidurio platumoje, kurių dauguma bus žemai danguje - 30 laipsnių horizonte. Virš šios - dangaus dalies, kurioje vyksta daugiausia astronominių stebėjimų - bet kuriuo metu bus apie 250 žvaigždynų palydovų. Nors saulėlydžio ir saulėtekio metu juos visus apšviečia Saulė, vis daugiau nakties viduryje patenka į Žemės šešėlį. ESO tyrimas numato visų šių palydovų ryškumą. Remiantis šia prielaida, iki maždaug 100 palydovų gali būti pakankamai ryškūs, kad prieblandoje būtų galima pamatyti plika akimi, iš kurių maždaug 10 būtų aukštesni nei 30 laipsnių aukštis. Visi šie skaičiai krinta, kai naktis tamsėja, o palydovai patenka į Žemės šešėlį. Apskritai šie naujieji palydovų žvaigždynai apytikriai padvigubintų naktiniame danguje plika akimi matomų palydovų skaičių virš 30 laipsnių [3].

Į šiuos skaičius neįskaičiuoti palydovų traukiniai, matomi iškart po paleidimo. Nors jie yra įspūdingi ir ryškūs, jie yra trumpai gyvenami ir matomi tik trumpai po saulėlydžio arba prieš saulėtekį ir - bet kuriuo metu - tik iš labai ribotos Žemės teritorijos.

ESO tyrimas naudoja supaprastinimus ir prielaidas, kad gautų konservatyvius poveikio vertinimus, kurie iš tikrųjų gali būti mažesni, nei apskaičiuota darbe. Norint tiksliau įvertinti faktinį poveikį, reikės sudėtingesnio modeliavimo. Nors pagrindinis dėmesys skiriamas ESO teleskopams, rezultatai taikomi panašiems ne ESO teleskopams, kurie taip pat veikia regimajame ir infraraudonajame spindulyje, su panašiais prietaisais ir mokslo atvejais.

Palydovų žvaigždynai taip pat turės įtakos radijo, milimetrų ir submilimetrų observatorijoms, įskaitant „Atacama Large Millimeter / submillimeter Array“ (ALMA) ir „Atacama Pathfinder Experiment“ (APEX). Šis poveikis bus svarstomas atliekant tolesnius tyrimus.

ESO kartu su kitomis observatorijomis, Tarptautine astronomijos sąjunga (IAU), Amerikos astronomijos draugija (AAS), JK karališkąja astronomijos draugija (RAS) ir kitomis draugijomis imasi priemonių, kad padidintų šio klausimo supratimą pasauliniuose forumuose, tokiuose kaip: kaip Jungtinių Tautų Taikaus kosminės erdvės naudojimo komitetas (COPUOS) ir Europos radijo astronomijos dažnių komitetas (CRAF). Tai daroma kartu su kosmoso kompanijomis ieškant praktinių sprendimų, kurie galėtų apsaugoti didelio masto investicijas į pažangiausias antžemines astronomijos priemones. ESO remia reguliavimo sistemų, kurios galiausiai užtikrins darnų labai perspektyvių technologinių pasiekimų žemoje Žemės orbitoje, sąlygas ir sąlygas žmonijai tęsti Visatos stebėjimą ir supratimą.

[1] Daugelis palydovų žvaigždynus apibūdinančių parametrų, įskaitant bendrą palydovų skaičių, dažnai keičiasi. Tyrime daroma prielaida, kad iš viso aplink Žemę skries 26 000 žvaigždynų palydovų, tačiau šis skaičius gali būti didesnis.

[2] Sušvelninimo priemonių pavyzdžiai yra šie: palydovų padėties apskaičiavimas, siekiant išvengti stebėjimo, kur praeis uždarant teleskopo užraktą tiksliai tuo momentu, kai palydovas kerta regėjimo lauką, ir stebėjimų apribojimas dangaus sritimis, esančiomis Žemės rutulyje. šešėlis, kur palydovai nėra apšviesti saulės. Tačiau šie metodai nėra tinkami visiems mokslo atvejams.

[3] Manoma, kad šiuo metu aplink Žemę skrieja apie 34 000 didesnių nei 10 cm objektų. Iš jų apie 5500 yra palydovai, įskaitant apie 2300 funkcinių. Likusi dalis yra kosminės šiukšlės, įskaitant raketų viršutines pakopas ir palydovų paleidimo adapterius. Apie 2000 šių objektų yra virš horizonto bet kurioje vietoje bet kuriuo metu. Sutemų valandomis apie 5–10 jų apšviečia Saulė ir yra pakankamai ryškios, kad būtų galima pamatyti plika akimi.


Kosminių ir antžeminių teleskopų derinys atskleidžia daugiau nei 100 egzoplanetų

Tarptautinė astronomų komanda, naudojanti antžeminių ir kosminių teleskopų derinį, pranešė apie daugiau nei 100 ekstrasolinių planetų (čia - po egzoplanetų) tik per tris mėnesius. These planets are quite diverse and expected to play a large role in developing the research field of exoplanets and life in the Universe.

Exoplanets, planets that revolve around stars other than the Sun, have been actively researched in recent years. One of the reasons is the success of the Kepler Space Telescope, which launched in 2009 to search for exoplanets. If a planet crosses (transits) in front of its parent star, then the observed brightness of the star drops by a small amount. The Kepler Space Telescope detected many exoplanets using this method. However, such dimming phenomena could be caused by other reasons. Therefore, confirmation that the phenomena are really caused by exoplanets is very important. The Kepler space telescope experienced mechanical trouble in 2013, which led to a successor mission called K2. Astronomers around the world are competing to confirm exoplanets suggested by the K2 data.

An international research team involving researchers at the University of Tokyo and Astrobiology Center of the National Institutes of Natural Sciences investigated 227 K2 exoplanet candidates using other space telescopes and ground-based telescopes. They confirmed that 104 of them are really exoplanets. Seven of the confirmed exoplanets have ultra-short orbital periods less than 24 hours. The formation process of exoplanets with such short orbital periods is still unclear. Further study of these ultra-short period planets will help to advance research into the processes behind their formation. They also confirmed many low-mass rocky exoplanets with masses less than twice that of the Earth as well as some planetary systems with multiple exoplanets.


10 Things: All About TRAPPIST-1

The star we today call TRAPPIST-1 was first discovered in 1999 by astronomer John Gizis and colleagues. At that time, the ultra-cool dwarf star got the unwieldy name 2MASS J23062928-0502285, because it was spotted with the Two Micron All-Sky Survey (2MASS).

Then, in May 2016, scientists announced they had found three planets around this star using the Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) in Chile. In honor of this telescope, scientists began referring to the star as TRAPPIST-1.

2&hellipthen we looked at the atmospheres of two

NASA's Hubble Space Telescope was used to find that TRAPPIST-1b and c were unlikely to have hydrogen-dominated atmospheres like those we see in gas giants. This strengthens the case that these planets could be rocky and possibly hold onto water. This result was published in July 2016.

3&hellipbut actually there were seven.

Astronomers using NASA's Spitzer Space Telescope and ground-based telescopes discovered that the system has seven planets. Three of these planets are in the theoretical "habitable zone," the area around a star where rocky planets are most likely to hold liquid water. This landmark finding was announced on Feb. 22, 2017.

4&ndashThe farthest one could be icy

Researchers determined that the farthest planet from the star, TRAPPIST-1h, orbits its star every 19 days, using NASA's Kepler space telescope. This is still much shorter than the orbit of Mercury, which goes around the Sun every 88 days. But because TRAPPIST-1 is so faint &ndash it outputs only .05 percent the amount of energy of the Sun &ndash planet h receives a lot less heat than Mercury, and may be covered in ice.

5&ndashThey are likely older than our solar system

The age of a star is important for understanding whether planets around it could host life. Scientists wrote in an August 2017 study that TRAPPIST-1 is between 5.4 and 9.8 billion years old. This is up to twice as old as our own solar system, which formed some 4.5 billion years ago.

6&ndashThey are mostly made of rock

Throughout 2017, scientists worked on creating sophisticated computer models to simulate the planets based on available information. They used additional data from Spitzer, Kepler and ground-based telescopes to come up with the best-yet estimates for the planets' densities. The results are consistent with all of the TRAPPIST-1 planets being mostly made of rock. This result was published in February 2018.

7&hellipand that is reinforced by looking for atmospheres.

Continued observations with Hubble showed that TRAPPIST-1 d, e and f are unlikely to have puffy, hydrogen-dominated atmospheres, as of February 2018. Scientists will need more data to determine how much hydrogen TRAPPIST-1g has.

8&ndashThe planets may appear like moons in each other's skies

The TRAPPIST-1 planets are so close together that if you could stand on the surface of one, you might see some of the neighboring planets hovering above. This idea was inspirational for the TRAPPIST-1 travel poster.

9&ndashWe imagine them based on real data

While we can't take photos of the planets themselves, visualization specialists at Caltech/IPAC in Pasadena, California, work with scientists and their data to come up with illustrations of the TRAPPIST-1 system. Read more about Robert Hurt and Tim Pyle here:

10&ndashLearn more in our Facebook Live

On Feb. 22 at 1:30 PT, we'll have a Facebook Live talking about illustrating the TRAPPIST-1 planets, how Spitzer works and more. Follow NASA PlanetQuest to learn more this week


American Astronomy’s Future Goes on Trial in Washington

As competition with Europe heats up, astronomers pitch their dreams of giant telescopes astride the Earth.

WASHINGTON — Recently, in what amounted to a kind of cosmic Supreme Court hearing, two giant telescope projects pleaded for their lives before a committee charged with charting the future of American astronomy.

Either of the telescopes — the Thirty Meter Telescope, slated for the top of Mauna Kea in Hawaii, and the Giant Magellan Telescope in Chile — would be roughly three times larger and 10 times more powerful than anything now on Earth. Working in concert, they could tackle deep questions about the cosmos. But they are hundreds of millions of dollars short of the money needed to build them.

Failure to build them, American astronomers say, would cede dominion over the skies to Europe, which is building its own behemoth observatory in Chile, and which will be available only to European researchers. The prospective builders fear an echo of a moment in the late 20th century when scientists in the United States lost ground in particle physics to European researchers, and never really recovered in producing path-making discoveries in that field.

“Europe is utterly indifferent to what the U.S. does,” said Matt Mountain, in a rousing introduction to the hearing, which was held in a low-ceilinged, windowless conference room on the ground floor of a National Academy of Sciences building here. Dr. Mountain is president of Association of Universities for Research in Astronomy, which manages observatories for the government.

To add to the potential pain, he reminded the gathering, the European telescope will be ready in the late 2020s, at least three years before any American counterpart. That timing will allow Europe to draw even more scientific benefit from intervening projects like the James Webb Space Telescope, slated to launch next year, and the Vera Rubin Observatory, a smaller telescope in Chile. These will merely act as “finder-scopes” for the European Extremely Large Telescope, as it is called, Dr. Mountain noted, spotting phenomena that the larger telescope can then investigate and exploit.

“They are laying down a gauntlet to the U.S. community,” he said. “How will the U.S. community respond?”

The U.S. community was present in the form of a dozen astronomers who were sitting around an open square table that took up most of the conference room. They were the Panel on Optical and Infrared Observatories from the Ground, part of a larger effort known as the Decadal Survey, convened by the National Academy of Sciences every 10 years to set priorities for astronomy and give advice to the government on where to spend money.

Tim Heckman, a tall Johns Hopkins astronomer with a shock of white hair who is chair of the panel, sat at one end of the table, leading the questioning.

Over the course of the afternoon, astronomers from the two telescope projects took turns filing into the room to pitch their telescope dreams in a flurry of slide presentations, followed by questions from the panelists.

Dr. Mountain said that for the projects’ staffs, the hearings are like a lobster trap: “They have to get through this if they want to go to the next stage.”

This was the first and last chance the astronomers would have to plead their cases in public the remainder of the year will be given to closed-door meetings and peer-reviewed reports, concluding next year in final recommendations for space- and ground-based astronomy.

A blessing by the academy of either or both telescope projects could open the door to money from the National Science Foundation, which has traditionally supported astronomy in the United States, but has yet to contribute to either endeavor.

David Charbonneau, a young, bushy-bearded astronomer from Harvard who asked many of the toughest questions, described the discussion as collegial and frank. “The astronomers were as candid as they could be,” he said.

Both telescopes are the dream products of cumbersome international collaborations anchored by U.S. universities or observatories. The Thirty Meter Telescope, named for the diameter of its primary light-gathering mirror, is borne of a joint effort of the California Institute of Technology and the University of California. The Giant Magellan would have an effective diameter of 25 meters it is headquartered in Pasadena near the Carnegie Observatories, one of the founding members of the collaboration. By comparison, the upcoming European telescope is 39 meters in diameter, roughly the size of a basketball court.

The Thirty Meter Telescope, TMT for short, is not popular among some Hawaiians. Upset about the exploitation and degradation of the mountain, they have blocked construction crews from accessing Mauna Kea. The collaboration, now known officially as the Thirty Meter Telescope International Observatory, has threatened to move to an alternate site in the Canary Islands. They haven’t done it yet: Mauna Kea is still a better site, they say.

“We were asked by you if our software was going to be late,” Gary Sanders, project manager for the telescope, said to the panelists at one point. “It’s not late.”

The telescope is “shovel ready, just not shovel accessible,” he added.

The testimony provided a rare look at the financial and managerial details of these ambitious projects, revealing that they will be more expensive than advertised over the last 20 years of development and promotion. The Thirty Meter Telescope collaboration has long floated a cost estimate of $1.4 billion. The figures released Tuesday put the cost at about $2.4 billion. The latest price tag for the Giant Magellan is now about $2 billion.

Under the deal being promoted by Dr. Mountain and his colleagues, about a third of the cost — $850 million for each telescope — would be provided by the National Science Foundation. As a result, the National Science Foundation would own one-third of the observing time on these telescopes, and would make it available to all American astronomers.

“We want people to come together to tackle big questions,” said Patrick McCarthy, director of the National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory in Tucson, Ariz. His institution, with Dr. Mountain’s, brokered a deal between the two giant projects, formerly bitter competitors, to join forces as they seek enough money to be born.

In his own testimony, Tommaso Treu, an astronomer at the University of California, Los Angeles, and a member of the TMT project, ticked off some of the questions that “the power of 2” — two telescopes — could address: Are we alone? What is the universe made of?

Even if the European telescope beats the American telescopes to the sky, plenty of science remains to be done: “They’re not going to clean out astronomy in three years,” Dr. Treu said.

When the discussion began, some panelists questioned whether there was enough money in the proposed operating budget to run the telescopes once they had been built. New telescopes usually need new instruments every few years as astronomers develop sharper and more ambitious ideas about what to do with the light they have so painstakingly collected from afar. Each new tool can cost $50 million or more.

“In a platform for innovation, I don’t want to put down an empty plate,” Dr. Charbonneau said.

Under questioning, the telescope collaborations also had to admit that they had not raised all the money needed to pay their own shares of the telescopes.

“How do we make a plan that closes?” Dr. Heckmann asked.

Dr. Charbonneau went on to address one of the elephants in the room: What if the Mauna Kea site was not feasible in the end, and the Thirty Meter observatory had to move to the Canary Islands? Were all the partners in the collaboration, which includes Canada, India, Japan and China in addition to Caltech and the University of California, still committed?

Dr. Sanders punted to Edward Stone, executive director of the Thirty Meter collaboration and an astrophysicist at Caltech. “The agreement is for Mauna Kea,” Dr. Stone said quietly. “Each member would have to agree to go to La Palma,” he said.

He added, “We’re not there yet.” Some of the partners were already willing to move the telescope, he said, but others wanted to wait and see what happened in Hawaii.

In January, a bill was introduced into both houses of Hawaii’s Legislature that would establish a reconciliation commission to mediate between protesters and the state. Its sponsors hope to “decouple” the dispute of Mauna Kea from broader conflicts over issues such as housing, education, health care and the preservation of Hawaiian culture, which linger from the overthrow of the Hawaiian Kingdom in 1893 and its territory’s subsequent annexation by the United States. According to Dr. Stone, “quiet conversations” were being held with state leaders, telescope opponents and astronomers.

If the talks fail, Dr. Stone added, “I’m sure the partners will agree to go to La Palma.”

The La Palma site is lower in altitude than Mauna Kea, making it less desirable for observing some types of cosmic infrared radiation, but Dr. Sanders declared that the science they needed could be done from both sites: “Mauna Kea is a better site, and we want to go there.”

A final decision, Dr. Sanders added, was a few months away.

Dr. Sanders told the panel that he once had been a project scientist for the Superconducting Super Collider, which was canceled by Congress in 1993 and superseded by CERN’s Large Hadron Collider, which in 2012 discovered the long-sought Higgs boson. High-energy physics in the United States has never been the same.

“We are definitely second rate,” he said. “I mourn the kinds of things we could have done.”

The panelists adjourned without tipping their hands.

“Thank you for your frank responses,” Dr. Heckman said in conclusion. “It’s a big challenge. We understand that.”


Žiūrėti video įrašą: Kaip pradėti naudotis teleskopu? (Vasaris 2023).