Akkora távcsövet építenek, mint egy fél futballpálya

Fél futballpályányi tükre lesz az új európai óriástávcsőnek, amelynek megépítéséről most döntöttek a csillagászok. A műszerrel a Világegyetem legelső objektumait, a fekete lyukakat, a sötét anyagot vizsgálják majd, de cél a Naprendszeren kívüli bolygók közvetlen megörökítése, és légkörük vizsgálata is. Az élet nyomait keresik majd vele.

Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) kutatói június 11-én találkoztak a németországi Garchingban, hogy döntsenek minden idők legnagyobb optikai távcsövének megépítéséről. Az E-ELT nevű program a European Extremely Large Telescope (rendkívül nagy európai távcső) kifejezés rövidítése. Az elnevezés a tervezett műszer méretéből adódik, amelynek fő tükre közel 40 méter átmérőjű lesz.

A chilei Paranal-hegyre tervezett gigantikus távcsövet pontosan 39,3 méteres főtükörrel álmodták meg a csillagászok. Az új műszer a már jelenleg is ott üzemelő VLT távcsövek közelébe, a Cerro Armazones csúcsra települ. A becslések szerint a megvalósítás költsége egymilliárd euró felett lesz. Egy ilyen nagy és drága távcsőnek értékes lesz a műszerideje, ezért döntöttek a chilei helyszín mellett - noha korábban argentin, marokkói és spanyolországi helyszíneket is megvizsgáltak, de ott nem volt elég sok a derült éjszaka. A kiválasztott 3060 méter magas csúcs a száraz Atacama-sivatagban fekszik, 130 kilométerre délre Antofagasta várostól.

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

Egyedi megoldások

Egy ekkora távcső megvalósítása sok olyan műszaki megoldást igényel, amelyeket kisebb műszereknél korábban nem használtak. A távcső főtükre hatszögletű szegmensekből áll majd össze, amelyek együttes felülete körülbelül 1200 négyzetméter lesz. Ez négyszer nagyobb átmérőt és 15-ször nagyobb fénygyűjtő képességet jelent, mint ami a mai legnagyobb optikai távcsöveknél jellemző.

Film az elképzelt E-ELT működéséről (ESO)

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 távcső tükörszegmenseinek összeillesztése kísérleti célból (ESO)

A távoli objektumokról nyert részletes képek eléréséhez a nagy átmérő mellett pontos leképezés szükséges. Az E-ELT úgynevezett adaptív optikai rendszert használ majd, amelyben közel 5000 apró mechanikai segédeszköz deformálja állandóan, másodpercenként akár 1000 alkalommal is a tükör felületét, hogy az minél jobban kompenzálja a légköri zavarok nyomán támadt hibákat a leképezésben. A módszerrel közel 500-szor kisebb részletek is érzékelhetőek lesznek, mint nélküle - ezzel az űrtávcsövek felbontóképességét közelíti meg a műszer.

A tükörszegmensek tesztelése (ESO)

Az E-ELT kialakításánál a nagy méret miatt kiemelt figyelmet fordítanak a különféle rezgések tompítására, amelyek a mozgás vagy a szél hatására lépnek fel a rendszerben. Ezeket laborvizsgálatokkal és számítógépes szimulációkkal becsülték meg, és úgy módosították a távcső szerkezetei elemeinek tervét, hogy minél gyorsabban tompuljon a távcső rezgése. A saját rezgések mellett a földrengések ellen védő biztonságos szerkezet kialakítása is fontos szempont.

Soha korábban nem látott részletek

A távcső látómezejének maximális átmérője közel 10 ívperc lesz, tehát nagyjából harmada a Hold megfigyelhető méretének. Az érzékelők között az optikai képalkotók mellett kiemelt szerepet kapnak a különféle spektrométerek, amelyek az optikai és az infravörös tartományban végzik vizsgálataikat.

Az egyik potenciális helyszín tesztelése. A kép nagyméretű változatának letöltése (ESO)

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 elvben lehetőség nyílik egy-egy távoli égitest légköri jellemzőinek részletes tanulmányozására, esetleges évszakos változások kimutatására - ezek között is legfontosabb a Föld-típusú planéták vizsgálata lesz. De az exobolygók csak az egyik csoportját alkotják a sok érdekes célpontnak, amelyekről a mellékelt lista ad áttekintést.

A távcső fő célpontjai:

• a Világegyetem legelsőként kialakult objektumai
• exobolygók közvetlen megörökítése és egyedi jellemzőik vizsgálata
• a bolygókeletkezés folyamatának megértése, a sűrűsödő csillagkörüli korongokban először követhetjük majd az anyag csomósodásának folyamatát
• szerves molekulák és víz keresése, elemzése a születő bolygórendszerekben
• fekete lyukak és környezetük tanulmányozása
• a sötét anyag és sötét energia megismerése

Optikai távcsövek átmérőjének növekedése Galilei első műszerétől napjainkig. A függőleges tengely logaritmikus skálájú, ennek megfelelően a diagramon ábrázolt jelek közel egyenletes emelkedése valójában gyorsuló növekedést jelent a távcsövek átmérőjét tekintve. Összehasonlításként az emberi szem mérete is szerepel balra lent (ESO)

Az E-ELT műszer elkészítése 11 évet vesz igénybe a tervek alapján. A megvalósítás lépései:

• döntés: 2012
• első szerződések megkötése a kivitelezőkkel: 2013
• kupola átadása: 2017
• távcső fő szerkezeti egységeinek átadása: 2020
• első tesztfelvételek készítése: 2021
• műszerek részletes tesztelése: 2022
• normál üzemelés megkezdése: 2022

Az 1,45 méter átmérőjű, hatszögletű szegmensekből álló tükör elkészítése nyolc évig tart. A szegmensek középső részükön közel 5 centiméter vastagok lesznek, míg peremük felé vékonyodnak, ahol 2 milliméter lesz csak a vastagságuk. A közel 800 szegmensből álló főtükör a fényt egyetlen nagy, 4 méter átmérőjű segédtükörre vetíti - utóbbi szintén adaptív optikával van ellátva, így alakját változtatni lehet.

A távcső tervezett működése (ESO)

A nagy vállalkozás hivatalos elindulása nem véletlenül esett az idei évre, ugyanis 2012-ben 50 éves az ESO, Európa legfontosabb csillagászati szervezete, amely chilei obszervatóriumaival az északi féltekéről nem látható célpontokat is ideálisan meg tudja figyelni.

* * * * * *

Még lehet jelentkezni a nyári kecskeméti Űrtáborba!

A Magyar Asztronautikai Társaság (MANT) által szervezett 2012-es Űrtábor július 1-7. között kerül lebonyolításra Kecskeméten. A szervezők várják a 13-20 éves fiatalok jelentkezését a rendezvényre. A MANT 1994 óta rendezi meg az űrtábort az űrkutatás iránt érdeklődő fiataloknak. Az egyhetes program során a résztvevők találkozhatnak magyar űrkutatókkal, bővíthetik az űrtevékenységgel kapcsolatos ismereteiket, és különleges programokon vehetnek részt. A rendezvényről további információ az urvilag.hu honlapon olovasható.