Πιστωτική εικόνα: Δίδυμοι
Για τους επενδυτές που αναζητούν το επόμενο σίγουρο πράγμα, η ασημένια επίστρωση στον καθρέφτη τηλεσκοπίου 8 μέτρων Gemini South μπορεί να φαίνεται σαν μια μυστική συμβουλή ενός εσωτερικού να επενδύσει σε αυτό το πολύτιμο μέταλλο για ένα τεράστιο κέρδος. Ωστόσο, αποδεικνύεται ότι αυτός ο τεράστιος καθρέφτης απαιτούσε λιγότερες από δύο ουγγιές (50 γραμμάρια) αργύρου, όχι σχεδόν αρκετές για να εγγραφούν στις αγορές πολύτιμων μετάλλων. Η πραγματική απόδοση της λαμπρής επένδυσης των Δίδυμων είναι ο τρόπος που παρέχει άνευ προηγουμένου ευαισθησία από το έδαφος όταν μελετά ζεστά αντικείμενα στο διάστημα.
Η νέα επίστρωση - η πρώτη στο είδος της που έχει ευθυγραμμίσει την επιφάνεια ενός πολύ μεγάλου αστρονομικού καθρέφτη - συγκαταλέγεται στα τελικά βήματα για να καταστεί το Δίδυμο το πιο ισχυρό τηλεσκόπιο υπερύθρων στον πλανήτη μας. «Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι με αυτήν την επίστρωση, το τηλεσκόπιο Νότιου Δίδυμου θα είναι σε θέση να εξερευνήσει περιοχές σχηματισμού αστεριών και πλανητών, μαύρες τρύπες στα κέντρα γαλαξιών και άλλα αντικείμενα που έχουν διαφύγει από άλλα τηλεσκόπια μέχρι τώρα», δήλωσε ο Τσάρλι Τηλεσκό του Πανεπιστήμιο της Φλόριντα που ειδικεύεται στη μελέτη περιοχών σχηματισμού αστεριών και πλανητών στα μέσα υπερύθρων.
Η κάλυψη του καθρέφτη Gemini με ασήμι χρησιμοποιεί μια διαδικασία που αναπτύχθηκε για αρκετά χρόνια δοκιμών και πειραματισμών για την παραγωγή μιας επίστρωσης που πληροί τις αυστηρές απαιτήσεις της αστρονομικής έρευνας. Ο κορυφαίος οπτικός μηχανικός της Gemini, ο Maxime Boccas, ο οποίος επέβλεψε την ανάπτυξη της επένδυσης καθρεφτών, είπε: «Υποθέτω ότι θα μπορούσατε να πείτε ότι μετά από αρκετά χρόνια σκληρής δουλειάς για τον εντοπισμό και τον συντονισμό της καλύτερης επίστρωσης, βρήκαμε την ασημένια επένδυση μας!»
Οι περισσότεροι αστρονομικοί καθρέπτες επικαλύπτονται με αλουμίνιο χρησιμοποιώντας μια διαδικασία εξάτμισης και απαιτούν επίστρωση κάθε 12-18 μήνες. Δεδομένου ότι οι δίδυμοι καθρέφτες Gemini έχουν βελτιστοποιηθεί για την προβολή αντικειμένων τόσο σε οπτικά όσο και σε υπέρυθρα μήκη κύματος, καθορίστηκε διαφορετική επίστρωση. Ο σχεδιασμός και η εφαρμογή της διαδικασίας επίστρωσης αργύρου για τους Δίδυμους ξεκίνησε με το σχεδιασμό δύο θαλάμων επίστρωσης πλάτους 9 μέτρων που βρίσκονται στις εγκαταστάσεις του παρατηρητηρίου στη Χιλή και τη Χαβάη. Κάθε εργοστάσιο επίστρωσης (που κατασκευάστηκε αρχικά από το Παρατηρητήριο Royal Greenwich στο Ηνωμένο Βασίλειο) ενσωματώνει συσκευές που ονομάζονται μαγνήτες για να «σπρώχνουν» μια επίστρωση στον καθρέφτη. Η διαδικασία ψεκασμού είναι απαραίτητη κατά την εφαρμογή επιστρώσεων πολλαπλών στρωμάτων στους καθρέφτες Gemini, προκειμένου να ελέγχεται με ακρίβεια το πάχος των διαφόρων υλικών που εναποτίθενται στην επιφάνεια του καθρέφτη. Μια παρόμοια διαδικασία επίστρωσης χρησιμοποιείται συνήθως για το αρχιτεκτονικό γυαλί για τη μείωση του κόστους κλιματισμού και την παραγωγή αισθητικής αντανάκλασης και χρώματος στο γυαλί στα κτίρια, αλλά αυτή είναι η πρώτη φορά που εφαρμόζεται σε έναν μεγάλο αστρονομικό καθρέφτη τηλεσκοπίου.
Η επίστρωση είναι χτισμένη σε μια στοίβα τεσσάρων μεμονωμένων στρωμάτων για να διασφαλιστεί ότι ο ασήμι προσκολλάται στη γυάλινη βάση του καθρέφτη και προστατεύεται από περιβαλλοντικά στοιχεία και χημικές αντιδράσεις. Όπως γνωρίζει οποιοσδήποτε με ασημικά, η αμαύρωση στο ασήμι μειώνει την αντανάκλαση του φωτός. Η υποβάθμιση μιας μη προστατευμένης επικάλυψης σε έναν καθρέφτη τηλεσκοπίου θα είχε βαθύ αντίκτυπο στην απόδοσή της. Οι δοκιμές που έγιναν στο Gemini με δεκάδες μικρά δείγματα καθρεφτών τα τελευταία χρόνια δείχνουν ότι η ασημένια επίστρωση που εφαρμόζεται στον καθρέφτη Gemini θα πρέπει να παραμείνει εξαιρετικά ανακλαστική και να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τουλάχιστον ένα χρόνο μεταξύ επαναβαθμίσεων.
Εκτός από τον μεγάλο πρωτογενή καθρέφτη, ο δευτερεύων καθρέφτης του τηλεσκοπίου 1 μέτρο και ένας τρίτος καθρέφτης που κατευθύνει το φως σε επιστημονικά όργανα επικαλύφθηκαν επίσης χρησιμοποιώντας τις ίδιες προστατευμένες ασημένιες επικαλύψεις. Ο συνδυασμός αυτών των τριών επικαλύψεων καθρεφτών καθώς και άλλων σχεδιαστικών παραγόντων είναι όλοι υπεύθυνοι για τη δραματική αύξηση της ευαισθησίας των Δίδυμων στη θερμική υπέρυθρη ακτινοβολία.
Ένα βασικό μέτρο της απόδοσης ενός τηλεσκοπίου στο υπέρυθρο είναι η εκπομπή του (πόση θερμότητα εκπέμπει πραγματικά σε σύγκριση με τη συνολική ποσότητα που μπορεί να εκπέμψει θεωρητικά) στο θερμικό ή μεσαίο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος. Αυτές οι εκπομπές έχουν ως αποτέλεσμα ένα θόρυβο στο παρασκήνιο με τον οποίο πρέπει να μετρηθούν οι αστρονομικές πηγές. Το Gemini έχει τη χαμηλότερη συνολική θερμική εκπομπή οποιουδήποτε μεγάλου αστρονομικού τηλεσκοπίου στο έδαφος, με τιμές κάτω από 4% πριν από τη λήψη της ασημένιας επίστρωσής της. Με αυτή τη νέα επίστρωση, η εκπομπή του Gemini South θα μειωθεί στο 2% περίπου. Σε ορισμένα μήκη κύματος, αυτό έχει την ίδια επίδραση στην ευαισθησία με την αύξηση της διαμέτρου του τηλεσκοπίου Gemini από 8 σε περισσότερα από 11 μέτρα! Το αποτέλεσμα είναι μια σημαντική αύξηση της ποιότητας και της ποσότητας των δεδομένων υπέρυθρων των Gemini, η οποία επιτρέπει την ανίχνευση αντικειμένων που διαφορετικά θα χαθούν στον θόρυβο που προκαλείται από τη θερμότητα που εκπέμπει από το τηλεσκόπιο. Είναι κοινό μεταξύ άλλων επίγειων τηλεσκοπίων να έχουν τιμές εκπομπής άνω του 10%
Η διαδικασία επίστρωσης πραγματοποιήθηκε με επιτυχία στις 31 Μαΐου και ο πρόσφατα επικαλυμμένος καθρέφτης Gemini South επανεγκαταστάθηκε και βαθμονομήθηκε στο τηλεσκόπιο. Οι μηχανικοί δοκιμάζουν τα συστήματα πριν επιστρέψουν το τηλεσκόπιο σε πλήρη λειτουργία. Ο καθρέφτης Gemini North στο Mauna Kea θα υποβληθεί στην ίδια διαδικασία επίστρωσης πριν από το τέλος του τρέχοντος έτους.
Γιατί ασήμι;
Ο λόγος για τον οποίο οι αστρονόμοι επιθυμούν να χρησιμοποιήσουν το ασήμι ως επιφάνεια του τηλεσκοπικού καθρέφτη έγκειται στην ικανότητά του να αντανακλά ορισμένους τύπους υπέρυθρης ακτινοβολίας πιο αποτελεσματικά από το αλουμίνιο. Ωστόσο, δεν είναι μόνο η ποσότητα του υπέρυθρου φωτός που αντανακλάται, αλλά και η ποσότητα της ακτινοβολίας που εκπέμπεται πραγματικά από τον καθρέφτη (η θερμική εκπομπή του) που κάνει το ασήμι τόσο ελκυστικό. Αυτό είναι ένα σημαντικό ζήτημα κατά την παρατήρηση στην μέση υπέρυθρη (θερμική) περιοχή του φάσματος, η οποία είναι ουσιαστικά η μελέτη της θερμότητας από το διάστημα. Το κύριο πλεονέκτημα του αργύρου είναι ότι μειώνει τις συνολικές θερμικές εκπομπές του τηλεσκοπίου. Αυτό με τη σειρά του αυξάνει την ευαισθησία των μέσων υπέρυθρων οργάνων στο τηλεσκόπιο και μας επιτρέπει να δούμε θερμά αντικείμενα όπως αστρικά και πλανητικά φυτώρια σημαντικά καλύτερα; είπε ο Scott Fisher ένας αστρονόμος μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας στο Δίδυμο.
Το πλεονέκτημα όμως έρχεται σε τιμή. Για να χρησιμοποιήσετε ασήμι, το επίχρισμα πρέπει να εφαρμόζεται σε πολλά στρώματα, το καθένα με πολύ ακριβές και ομοιόμορφο πάχος. Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιούνται συσκευές που ονομάζονται μαγνήτες για την εφαρμογή της επικάλυψης. Δουλεύουν γύρω από μια εξαιρετικά καθαρή μεταλλική πλάκα (που ονομάζεται στόχος) με ένα νέφος πλάσματος αερίου (αργό ή άζωτο) που χτυπά τα άτομα από τον στόχο και τα εναποθέτει ομοιόμορφα στον καθρέφτη (που περιστρέφεται αργά κάτω από το μαγνήτη). Κάθε στρώμα είναι εξαιρετικά λεπτό. με το στρώμα αργύρου πάχους περίπου 0,1 μικρά ή περίπου 1/200 του πάχους μιας ανθρώπινης τρίχας. Η συνολική ποσότητα αργύρου που εναποτίθεται στον καθρέφτη είναι περίπου ίση με 50 γραμμάρια.
Μελετώντας τη θερμότητα που προέρχεται από το διάστημα
Μερικά από τα πιο ενδιαφέροντα αντικείμενα στο σύμπαν εκπέμπουν ακτινοβολία στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος. Συχνά περιγράφεται ως «ακτινοβολία θερμότητας», το υπέρυθρο φως είναι πιο κόκκινο από το κόκκινο φως που βλέπουμε με τα μάτια μας. Πηγές που εκπέμπουν σε αυτά τα μήκη κύματος αναζητούνται από τους αστρονόμους, δεδομένου ότι το μεγαλύτερο μέρος της υπέρυθρης ακτινοβολίας τους μπορεί να περάσει μέσα από σύννεφα που κρύβουν σκόνη αερίου και να αποκαλύψει μυστικά που διαφορετικά καλύπτονται από την άποψη. Το καθεστώς μήκους κύματος υπέρυθρων χωρίζεται σε τρεις κύριες περιοχές, πλησίον, μέσος και υπέρυθρος. Το εγγύς υπέρυθρο είναι ακριβώς πέρα από αυτό που μπορεί να δει το ανθρώπινο μάτι (πιο κόκκινο από το κόκκινο), το μεσαίο υπέρυθρο (συχνά ονομάζεται θερμικό υπέρυθρο) αντιπροσωπεύει μεγαλύτερα μήκη κύματος φωτός που συνήθως συνδέονται με πηγές θερμότητας στο διάστημα και το υπέρυθρο υπέρυθρο αντιπροσωπεύει ψυχρότερες περιοχές.
Η ασημένια επίστρωση Gemini θα επιτρέψει τις σημαντικότερες βελτιώσεις στο θερμικό υπέρυθρο τμήμα του φάσματος. Μελέτες σε αυτό το εύρος μήκους κύματος περιλαμβάνουν περιοχές σχηματισμού αστεριών και πλανητών, με έντονη έρευνα που επιδιώκει να καταλάβει πώς σχηματίστηκε το δικό μας ηλιακό σύστημα πριν από πέντε δισεκατομμύρια χρόνια.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Gemini
