Negyvenkét méteres lesz a világ legnagyobb távcsöve

Negyvenkét méteres átmérőjével közel négyszer lesz nagyobb a jelenlegi óriástávcsöveknél a European Extremely Large Telescope, azaz extrém nagy európai távcső. A gigantikus műszert a világ legszárazabb sivatagában építik meg, ahol halványabb égitesteket azonosíthat majd, mint bármely mai teleszkóp. Fő célpontjai a Naprendszeren kívüli bolygók és a fiatal Világegyetem lesznek.

Gigatávcsövek terveiben nincs hiány: 25, 30, 50 méteres műszerekben gondolkodnak a tervezők és a csillagászok, de felmerült már egy 100 méteres átmérőjű "szörnyeteg" megépítése is. Optikai távcsövekről beszélünk, azaz a látható fény (és részben az infravörös) szinképtartományban észlelő műszerekről, hiszen a hatalmas rádiótávcsöveknél van 305 méteres tányér is. A jelenlegi legnagyobb optikai távcsövek 10 méteresek, de a tükröt már itt sem egy darabból öntötték, hanem szegmensekből áll.

A közeljövő legnagyobb optikai távcsöve az E-ELT, a European Extremely Large Telescope, azaz extrém nagy európai távcső lehet. Negyvenkét méteres átmérőjével és a légköri változásokhoz alkalmazkodni képes tükörfelületével (adaptív optika, lásd később) több mint százszor érzékenyebb műszer lenne a jelenlegi csúcstartóknál. Az E-ELT rengeteg új megfigyelést nyújthatna a Naprendszeren kívüli bolygókról, valamint az Univerzum első galaxisairól és csillagairól.

A műszer tervei 2006-ra álltak össze, és úgy fest, hogy a megvalósításához szükséges pénz is összegyűlik a következő években. A távcső 1 milliárd euróból fog megépülni, a jelenlegi menetrend szerint 2018-ra. A megvalósítás komoly technikai kihívásokat jelent, az ezzel kapcsolatos műszaki fejlesztést az Európai Unió is támogatja.

A műszer korábbi tervei között láthatunk olyat, amely a hagyományos távcsövekre emlékeztet: kerek tükör, amely a modern követelményeknek megfelelően több kisebb szegmensből áll össze. A tervek újabb változatainak érdekessége, hogy szakít a hagyományos megoldással, és fura alakú, szögletes főtükörrel számol. A szakemberek szerint ez ideális megoldás a méret és a teljesítmény növelésére, és ezzel együtt a költségek reális szinten tartására.

A Cerro Armazones éjszaka, ahol a távcsövet majd felállítják (ESO)

Egy ilyen nagy és drága távcsőnek igen értékes lesz a műszerideje, ezért olyan helyen kell felállítani, ahol az év legtöbb éjszakáján ki tudják használni a képességeit. A tervezés során Chilében, Argentínában, Marokkóban és Spanyolországban lévő helyszíneket is megvizsgáltak, majd ezek közül a chilei Cerro Armazones nevű csúcsot találták ideálisnak, amely a 8,2 méteres VLT távcsövekkel felszerelt Paranal-hegytől 20 kilométerre helyezkedik el. A 3060 méter magas csúcs a száraz Atacama-sivatagban fekszik, 130 kilométerrel délre Antofagasta várostól.

A VLT távcsövek mai helyszíne (jobbra) és az E-ELT tervezett helyszíne (balra) (ESO)

Szokatlan felépítés

A távcső tükre öt nagy egységből áll össze, amelyek együttesen nem kerek, hanem kissé elnyúlt alakot adnak hatszögletű formájukkal. Mindegyik szegmens számos kisebb elemből tevődik össze, amelyek egyenként 1,45 méter átmérőjűek és 50 milliméter vastagok. A rendszer az összegyűjtött fényt a segédtükörre vetíti, amely 6 méteres átmérőjével majdnem akkora lesz, mint a jelenlegi legnagyobb teleszkópok tükre. A távcső látómezejének maximális átmérője közel 10 ívperc lesz, tehát nagyjából harmada a Hold megfigyelhető méretének.

Az új távcső a tervezett kupolában (ESO)

A távcsövet adaptív optikával szerelik fel, ennek keretében 5000 apró mozgatószerkezet deformálja folyamatosan az alakját, hogy ezzel csökkenjen a légköri turbulenciák zavaró hatása. Az összegyűjtött sugárzás innen jut a detektorokhoz, amelyek tervezésénél fontos szempont, hogy gyorsan tudják cserélni azokat, és rövid idő alatt sokféle vizsgálatot elvégezhessenek velük. Az érzékelők között kiemelt szerepet kapnak majd a különféle spektrométerek, amelyek az optikai és infravörös tartományban végzik vizsgálataikat.

Amiben jobb lesz az új távcső

A távcső tükreinek együttes felülete körülbelül 1300 négyzetméter lesz, ami 42 méteres átmérőnek felel meg. Ez négyszer nagyobb átmérőt és 15-ször nagyobb fénygyűjtő képességet jelent, mint az a mai legnagyobb optikai távcsöveknél jellemző. De nem ez az egyetlen paraméter, amiben a távcső meghaladja majd társait - fontos cél a felbontóképesség növelése, a minél kisebb részletek megpillantása a távoli égitesteken.

A jelenleg használt legnagyobb optikai távcsövek átmérője, neve és üzemelési helye:

• 10,4 m - Gran Telescopio Canarias - Kanári-szigetek
• 10 m - Keck-1 - Hawaii-szigetek, Mauna Kea
• 10 m - Keck-2 - Hawaii-szigetek, Mauna Kea
• 9,2 m - Southern African Large Telescope - Dél-Afrikai Köztársaság
• 9,2 m - Hobby-Eberly Telescope - Texas, USA
• 8,4x2 m (egyenértékű egyetlen 11,7 m-es tükörrel) - Large Binocular Telescope (LBT) - Arizona, USA
• 8,2 m - Subaru - Hawaii-szigetek, Mauna Kea
• 8,2 m (4 db távcső) - Very Large Telescope - Chile

A távoli objektumokról nyert minél részletesebb képek eléréséhez többször is kísérleteztek már az úgynevezett optikai interferométerekkel. Ezek lényege, hogy a távcső egyes részei egymástól külön helyezkednek el, és az összekapcsolásukkal nyert műszer felbontóképessége megegyezik egy akkora átmérőjű távcsövével, mint amekkora a rendszer két legtávolabbi műszerének távolsága.

Ilyen például a négy 8,2 méteres VLT távcső is, amelyeket szintén az ESO készített, és a Paranal-hegyen állított fel egymás mellett. Azonban a várt felbontóképesség elérése egyelőre nehezebb, mint eredetileg képzelték - főként a rendszerben támadó rezgések, az egyes elemek eltérő rezgési állapotai miatt még egyelőre nem sikerült a távcsöveket összehangolni. Ebben segíthet egy olyan műszer, amely egyetlen összefüggő nagy tükörből áll - még ha azt különálló, de egymáshoz pontosan illesztett szegmensek is alkotják. Ilyen szempontból az E-ELT kompromisszumnak is tekinthető: nagy az átmérő, tehát egyben mozgatják a tükrét - azonban mégsem szabályos kör alakú, és ezért kisebb a súlya, olcsóbb és könnyebb az elkészítése.

A tervezett távcső (balra), valamint a VLT teleszkópok (középen) és a párizsi Diadalív (jobbra) méretének összehasonlítása, hatszögletű tükörszegmensek alakjában (ESO)

A nagy átmérő és a pontos leképezés a nagy felbontás eléréséhez szükséges. Az adaptív optikai rendszer erősen csökkenti a légkör nyugtalanságából adódó zavarokat, ezért jól ki lehet használni a távcső nagy átmérőjét - elsősorban az alábbi égitestek és jelenségek vizsgálatára.

Az óriástávcső célpontjai

A nagyobb átmérő és a jobb felbontás együttesen sok területen teheti úttörővé a műszert. Tervezett kutatási témái között kiemelt helyen szerepel az exobolygók vizsgálata, ezen belül a bolygókeletkezés korai fázisainak tanulmányozása, vízmolekulák keresése az úgynevezett protoplanetáris korongokban (ahol később az egyes planéták összeállnak), és természetesen az érdekes távoli bolygók elemzése. A nagy felbontás révén lehetőség nyílik majd egy-egy exobolygó légköri jellemzőinek részletes tanulmányozására, esetleges évszakos változások kimutatására - ezek között is legfontosabb a Föld-típusú planéták vizsgálata lesz.

Emellett a távcső fontos feladata még a korai Világegyetem vizsgálata, az első csillagok és galaxisok megfigyelése, és a galaxisok fejlődésének követése a Világegyetem öregedésével párhuzamosan. Vizsgálni fogja továbbá az Univerzum gyorsuló tágulásának jellemzőit, és egyéb, az egész Univerzum fejlődését jellemző kozmológiai paramétereket.

A tervezett távcsőről készült videofilm (ESO)

Az E-ELT jelenleg a részletes tervezési fázisban van, a döntés a megépítéséről 2010 végére várható.