Dalekohled Hale - Hale Telescope

Dalekohled Hale
Pojmenoval podle	George Ellery Hale
Část	Observatoř Palomar
Umístění	Kalifornie
Souřadnice	33 ° 21'23 "N 116 ° 51'54" W / 33,35631 ° N 116,86489 ° W Souřadnice: 33 ° 21'23 "N 116 ° 51'54" W / 33,35631 ° N 116,86489 ° W
Nadmořská výška	1713 m (5620 ft)
Postavený	1936–1948
První světlo	26 leden 1949, 10:06 pm PST
Objevil	Kalibán , Sycorax , Jupiter LI , Alcor B.
Styl dalekohledu	optický dalekohled ; odrážející dalekohled
Průměr	200 v (5,1 m)
Sběratelská oblast	31 000 čtverečních palců (20 m 2 )
Ohnisková vzdálenost	16,76 m (55 ft 0 v)
Montáž	rovníková montáž
webová stránka	www .astro .caltech .edu / palomar / about / dalekohledy / hale .html
	Umístění dalekohledu Hale
	Související média na Wikimedia Commons
	[ upravit na Wikidata ]

Hale Telescope je 200 palců (5,1 m), f /3.3 zrcadlovým dalekohledem na Palomar Observatory v San Diegu kraj , Kalifornie , USA, pojmenoval astronom George Ellery Hale . S finančními prostředky od Rockefellerovy nadace v roce 1928 zorganizoval plánování, návrh a konstrukci observatoře, ale vzhledem k tomu, že projekt trval 20 let, jeho uvedení do provozu se nedožil. Hale byl na svou dobu průkopnický, s dvojnásobným průměrem druhého největšího dalekohledu a byl průkopníkem mnoha nových technologií v designu montáže dalekohledu a v designu a výrobě jeho velkého hliníku potaženého „voštinového“ pyrexového zrcadla s nízkou tepelnou roztažností . To bylo dokončeno v roce 1949 a je stále v aktivním používání.

Haleův dalekohled představoval technologický limit při stavbě velkých optických dalekohledů již více než 30 let. Jednalo se o největší dalekohled na světě od jeho konstrukce v roce 1949 až do doby, kdy byl postaven sovětský BTA-6 v roce 1976, a druhého největšího do výstavby Keck Observatory Keck 1 na Havaji v roce 1993.

Dějiny

Základna trubky

Krabí mlhovina, 1959

Hale dohlížel na stavbu dalekohledů na observatoři Mount Wilson s granty od Carnegie Institution of Washington : 60palcový (1,5 m) dalekohled v roce 1908 a 100palcový (2,5 m) dalekohled v roce 1917. Tyto dalekohledy byly velmi úspěšné , což vedlo k rychlému pokroku v porozumění rozsahu vesmíru ve 20. letech 20. století a demonstraci vizionářů, jako je Hale, na potřebu ještě větších sběratelů.

Hlavním optickým designérem předchozího 100palcového dalekohledu Hale byl George Willis Ritchey , který zamýšlel, aby nový dalekohled měl design Ritchey – Chrétien . Ve srovnání s obvyklým parabolickým primárem by tento design poskytoval ostřejší obraz ve větším použitelném zorném poli. Ritchey a Hale však vypadli. Vzhledem k tomu, že projekt byl již pozdě a nadměrně rozpočet, Hale odmítl přijmout nový design s jeho komplexními zakřiveními a Ritchey projekt opustil. Teleskop Mount Palomar Hale se ukázal být posledním světovým dalekohledem, který má parabolické primární zrcadlo .

V roce 1928 Hale zajistil dotaci ve výši 6 milionů dolarů od Rockefellerovy nadace na „stavbu observatoře včetně 200palcového zrcadlového dalekohledu“, kterou bude spravovat Kalifornský technologický institut (Caltech), jehož byla Hale zakládajícím členem. V časných 1930, Hale vybrali místo na 1700 m (5600 ft) na Palomar hoře v San Diegu kraj, Kalifornie , USA, jako nejlepší místo, a méně pravděpodobné, že budou ovlivněny rostoucí světla problém znečištění v městských centrech, jako je Los Angeles . Corning Glass Works byla za úkol dělat 200 palců (5,1 m), hlavní zrcadlo. Stavba observatoře a kopule byla zahájena v roce 1936, ale kvůli přerušení způsobeným druhou světovou válkou byl dalekohled dokončen až v roce 1948, kdy byl zasvěcen. V důsledku mírného zkreslení obrazu byly v dalekohledu provedeny korekce v průběhu roku 1949. Pro výzkum byl k dispozici v roce 1950.

V Corningu byl také vyroben funkční desátý zmenšený model dalekohledu.

200 palců (510 cm) dalekohledu pila první světlo dne 26. ledna 1949, v 10:06 hod PST pod vedením amerického astronoma Edwin Powell Hubble , cílení NGC 2261 , objekt, známý také jako Hubblova proměnná mlhovina. Poté byly pořízené fotografie publikovány v astronomické literatuře a v časopise Collier's Magazine ze dne 7. května 1949 .

Dalekohled je i nadále každou jasnou noc používán pro vědecký výzkum astronomů z Caltechu a jejich provozních partnerů, Cornell University , University of California a Jet Propulsion Laboratory . Je vybaven moderními optickými a infračervenými zobrazovacími jednotkami, spektrografy a systémem adaptivní optiky . Rovněž použilo šťastné zobrazování vaček , které v kombinaci s adaptivní optikou posunulo zrcadlo blízko svého teoretického rozlišení pro určité typy sledování.

Jeden ze skleněných polotovarů Corning Labs pro Hale byl použit pro primární zrcátko 120 palců (300 cm) dalekohledu C. Donald Shane .

Sběrná plocha zrcadla je asi 20 000 metrů čtverečních.

Součásti

Hale nebyl jen velký, byl lepší: kombinoval průlomové technologie včetně nového skla s nižší roztažností od Corningu, nově vynalezeného krovu Serruier a hliníku usazeného v páře.

Montážní konstrukce

Dalekohled Hale používá speciální typ rovníkové montáže nazývaný „mount podkovy“, upravený držák třmenu, který nahrazuje polární ložisko otevřenou strukturou „podkovy“, která umožňuje dalekohledu plný přístup k celé obloze, včetně Polaris a hvězd v jeho blízkosti . Sestava optické trubice (OTA) používá Serrurierův krov , který nově vynalezl Mark U. Serrurier z Caltech v Pasadeně v roce 1935, navržený tak, aby se ohýbal takovým způsobem, aby udržoval veškerou optiku v zákrytu. Theodore von Karman navrhl mazací systém, aby se zabránilo možným problémům s turbulencí během sledování.

Vlevo : 200 palcový (508 cm) dalekohled Hale uvnitř na jeho rovníkové montáži .
Vpravo: Princip činnosti Serrurierova krovu podobný principu Haleova dalekohledu ve srovnání s jednoduchým krovem. Pro přehlednost jsou zobrazeny pouze horní a dolní konstrukční prvky . Červená a zelená čára označují prvky pod napětím a kompresí .

200palcové zrcadlo

Zrcadlo o délce 5 metrů (16 stop 8 palců) v prosinci 1945 v optickém obchodě Caltech, když se broušení obnovilo po druhé světové válce 2. Voštinová podpůrná konstrukce na zadní straně zrcadla je viditelná přes povrch.

Původně měl dalekohled Hale používat primární zrcadlo z taveného křemene vyráběné společností General Electric, ale místo toho bylo primární zrcadlo odlito v roce 1934 ve společnosti Corning Glass Works ve státě New York pomocí tehdy nového Corningova materiálu zvaného Pyrex ( borosilikátové sklo ). Pyrex byl vybrán pro své nízké rozpínací vlastnosti, takže velké zrcadlo nezkreslilo vzniklé obrazy, když změnilo tvar kvůli teplotním změnám (problém, který sužoval dřívější velké dalekohledy).

Vstupní dveře do 200palcové kupole dalekohledu Hale

Zrcadlo bylo odléváno do formy s 36 vyvýšenými bloky formy (podobného tvaru jako vaflová žehlička ). Tak vzniklo voštinové zrcadlo, které snížilo množství potřebného Pyrexu z více než 40 malých tun (36 t) na pouhých 20 malých tun (18 t), čímž se vytvořilo zrcadlo, které by se při používání rychleji ochladilo a mělo více „montážních bodů“ na zpět, aby se rovnoměrně rozložila jeho váha (poznámky - výkresy viz článek 1934 externích odkazů). Tvar středového otvoru byl také součástí formy, takže světlo mohlo procházet hotovým zrcadlem, když bylo použito v konfiguraci Cassegrain (zátka Pyrex pro tento otvor byla také vyrobena pro použití během procesu broušení a leštění). Zatímco se sklo nalévalo do formy během prvního pokusu o odlití 200-palcového zrcadla, intenzivní teplo způsobilo, že se několik formovacích bloků uvolnilo a vznášelo se na vrchol, což zničilo zrcadlo. Vadné zrcadlo bylo použito k testování procesu žíhání. Poté, co byla forma znovu vyvinuta, bylo úspěšně odlito druhé zrcadlo.

Po několikaměsíčním ochlazení byl hotový zrcadlový polotovar přepraven po železnici do Pasadeny v Kalifornii. Jakmile bylo v Pasadeně zrcadlo přeneseno z plochého železničního vozu do speciálně navrženého návěsu pro silniční dopravu tam, kde bude vyleštěno. V optickém obchodě v Pasadeně (nyní budova Synchrotron na Caltech) byly k provedení plochého polotovaru do přesného konkávního parabolického tvaru použity standardní techniky výroby zrcadlových dalekohledů , i když musely být provedeny ve velkém měřítku. Byl zkonstruován speciální přípravek na zrcadlové buňky o hmotnosti 6,1 m (11,1 m), který byl schopen brousit a leštit zrcadlo a které by mohlo využívat pět různých pohybů. V průběhu 13 let bylo vybroušeno a vyleštěno téměř 4,5 t skla (4,5 t), což snížilo hmotnost zrcadla na 14,5 malých tun (13,2 t). Zrcadlo bylo potaženo (a stále je znovu potaženo každých 18–24 měsíců) reflexním hliníkovým povrchem pomocí stejného procesu vakuového nanášení hliníku, který vynalezl v roce 1930 kaltechnický fyzik a astronom John Strong .

Zrcadlo Hale o velikosti 200 palců (510 cm) se blížilo technologickému limitu primárního zrcadla vyrobeného z jediného pevného kusu skla. Používání monolitického zrcadla, které je mnohem větší než 5metrový Hale nebo 6metrový BTA-6, je neúnosně nákladné kvůli ceně jak zrcadla, tak mohutné konstrukce potřebné k jeho podpoře. Zrcadlo přesahující tuto velikost by také mírně pokleslo pod svou vlastní hmotností, protože se dalekohled otáčí do různých poloh, což mění přesný tvar povrchu, který musí být přesný na 2 miliontiny palce (50 nm ). Moderní dalekohledy nad 9 metrů používají k řešení tohoto problému jiný design zrcadla, a to buď s jediným tenkým flexibilním zrcadlem, nebo se shlukem menších segmentovaných zrcadel , jejichž tvar je průběžně nastavován počítačem řízeným systémem aktivní optiky pomocí akčních členů zabudovaných do podpory zrcátek buňka .

Kupole

Pohyblivá hmotnost horní kopule je asi 1 000 amerických tun a může se otáčet na kolech. Dveře kupole váží 125 tun.

Kopule je vyrobena ze svařovaných ocelových desek o tloušťce přibližně 10 mm.

Pozorování a výzkum

Kopule dalekohledu Hale s clonou 200 palců

První pozorování dalekohledu Hale bylo na NGC 2261 26. ledna 1949.

Halleyova kometa (1P), nadcházející přístup ke Slunci z roku 1986, poprvé objevili astronomové David C. Jewitt a G. Edward Danielson dne 16. října 1982 pomocí 200palcového dalekohledu Hale vybaveného CCD kamerou .

V září 1997 byly objeveny dva měsíce planety Uran , čímž se celkový počet známých měsíců planety v té době zvýšil na 17. Jedním z nich byl Caliban (S / 1997 U 1), který objevil 6. září 1997 Brett J. Gladman , Philip D. Nicholson , Joseph A. Burns a John J. Kavelaars pomocí 200palcového dalekohledu Hale . Druhým objeveným uranským měsícem byl tehdy Sycorax (původní označení S / 1997 U 2) a byl také objeven pomocí 200 palcového dalekohledu Hale.

V roce 1999 astronomové pomocí blízké infračervené kamery a adaptivní optiky pořídili do té doby některé z nejlepších snímků planety Neptun na povrchu Země. Snímky byly dostatečně ostré, aby identifikovaly mraky v atmosféře ledového obra.

Průzkum Cornell Mid-Infrared Asteroid Spectroscopy (MIDAS) používal Haleův dalekohled se spektrografem ke studiu spekter z 29 asteroidů. Příkladem výsledku této studie je, že asteroid 3 Juno byl pomocí infračervených dat stanoven jako průměrný poloměr 135,7 ± 11 km.

V roce 2009 byl pomocí koronografu použit dalekohled Hale k objevení hvězdy Alcor B , která je společníkem společnosti Alcor ve slavné souhvězdí Velkého vozu .

V roce 2010 byl objeven nový satelit planety Jupiter s 200palcovou Hale, nazvaný S / 2010 J 1 a později pojmenovaný Jupiter LI .

V říjnu 2017 byl dalekohled Hale schopen zaznamenat spektrum prvního rozpoznaného mezihvězdného objektu, 1I / 2017 U1 („ʻOumuamua“); zatímco nebyl identifikován žádný konkrétní minerál, ukázalo se, že návštěvník má načervenalou barvu povrchu.

Přímé zobrazování exoplanet

Až do roku 2010 mohly dalekohledy přímo zobrazovat exoplanety pouze za výjimečných okolností. Konkrétně je snazší získat snímky, když je planeta obzvláště velká (podstatně větší než Jupiter ), široce oddělená od mateřské hvězdy a horká, takže vyzařuje intenzivní infračervené záření. Nicméně, v roce 2010 tým z NASA ‚s Jet Propulsion Laboratory demonstroval, že vír Koronograf mohla umožnit malým oborů přímo obrazových planet. Udělali to zobrazením dříve zobrazených planet HR 8799 pomocí pouhé 1,5 m části dalekohledu Hale.

Přímý obraz exoplanet kolem hvězdy HR8799 pomocí vířivého koronografu na 1,5m části Haleova dalekohledu

Srovnání

Porovnání velikostí dalekohledu Hale (vlevo nahoře, modrá) s některými moderními a připravovanými extrémně velkými dalekohledy

Když byla Hale uvedena do provozu v roce 1949, měla čtyřnásobně větší plochu než druhý největší dalekohled. Dalšími současnými dalekohledy byly Hookerův dalekohled na observatoři Mount Wilson a Otto Struve dalekohled na McDonaldově observatoři.

Tři největší dalekohledy v roce 1949
#	Název / observatoř	Clona	Nadmořská výška	První světlo	Zvláštní advokáti
1	Dalekohled Hale Palomar Obs.	200 palců 508 cm	1713 m (5620 ft)	1949	George Ellery Hale John D. Rockefeller Edwin Hubble
2	Hookerův dalekohled Mount Wilson Obs.	100 palců 254 cm	1742 m (5715 ft)	1917	George Ellery Hale Andrew Carnegie
3	McDonald Obs. 82palcová McDonaldova observatoř (tj. Dalekohled Otto Struve)	82 palců 210 cm	2070 m (6791 stop)	1939	Otto Struve

Viz také

Reference

Další čtení

Hale, George Ellery (13. května 1898). "Funkce velkých dalekohledů" . Věda . 7 (176): 650–662. doi : 10,1126 / science.7.176.650 . PMID 17794011 .
Hale, George Ellery (duben 1928). "Možnosti velkých dalekohledů" . Harperův časopis . (vyžadováno předplatné)
Hale, George Ellery (listopad 1929). „Stavba 200palcového dalekohledu“ . Harperův časopis . (vyžadováno předplatné)
Bonnier Corporation (červen 1934). "Obří nový dalekohled" . Populární věda . Bonnier Corporation. p. 13.
Hubble, Edwin (srpen 1947). „200-palcový dalekohled Hale a některé problémy, které může vyřešit“ . Publikace Astronomické společnosti Pacifiku . 59 (349): 153–167. doi : 10,1086 / 125931 . JSTOR 40671816 .
Richardson, RS (srpen 1948). "Věnování dalekohledu Hale" . Publikace Astronomické společnosti Pacifiku . 60 (355): 215–219. Bibcode : 1948PASP ... 60..215R . doi : 10,1086 / 126041 . JSTOR 40671980 .
Bowen, IS (březen 1965). „Zkoumání dalekohledem Hale“ . Astronomická společnost tichomořských letáků . 9 (429): 225. Bibcode : 1965ASPL .... 9..225B .
Preston, Richard (1987). První světlo: Hledání okraje vesmíru . Atlantický měsíční tisk. ISBN 978-0-87113-200-0.
Florence, Ronald (4. srpna 1995). Perfektní stroj: Stavba dalekohledu Palomar . HarperCollins. ISBN 978-0-06-092670-0.

Languages

In other projects