Keck-Observatorium Die wissenschaftlich produktivsten Teleskope

Die W.M. Das Keck-Observatorium und seine zwei zehn Meter breiten Teleskope stehen hoch oben auf dem Vulkanberg Mauna Kea in Hawaii. Diese für optisches und infrarotes Licht empfindlichen Zwillingsteleskope gehören zu den größten und produktivsten Instrumenten der Welt. Sie ermöglichen es Astronomen, jede Nacht auf Objekte zu blicken, die so nah wie Welten unseres eigenen Sonnensystems und so weit entfernt sind wie einige der frühesten Galaxien im Kosmos.

Schnelle Fakten: Keck-Observatorium

• Das Keck-Observatorium verfügt über zwei zehn Meter lange Spiegel, die jeweils aus 36 sechseckigen Elementen bestehen, die als ein einziger Spiegel zusammenarbeiten. Jeder Spiegel wiegt 300 Tonnen und wird von 270 Tonnen Stahl getragen. 
• Das Volumen jeder Teleskopkuppel beträgt mehr als 700.000 Kubikfuß. Die Kuppeln werden den ganzen Tag über gekühlt und auf oder unter Gefriertemperatur gehalten, um eine Verformung der Spiegel durch Hitze zu vermeiden.
• Das Keck-Observatorium war die erste große Einrichtung, die adaptive Optik und Laserleitsterne einsetzte. Heute werden fast ein Dutzend Instrumente verwendet, um den Himmel abzubilden und zu studieren. Zukünftige Instrumente umfassen einen Planetensucher und einen kosmischen Mapper.

Keck Teleskoptechnik

Die W.M. Das Keck-Observatorium verwendet modernste Instrumente, um das Universum zu beobachten, einschließlich einiger, die dabei helfen, das Licht von entfernten Objekten zu trennen. Diese Spektrographen halten Keck zusammen mit Infrarotkameras an der Spitze der astronomischen Forschung. In den letzten Jahren hat das Observatorium außerdem adaptive Optiksysteme installiert, mit deren Hilfe die Spiegel die Bewegungen der Atmosphäre ausgleichen, die die Sicht trüben können. Diese Systeme verwenden Laser, um "Leitsterne" hoch am Himmel zu erzeugen.

Ein Laser-Leitstern, der sich vom Keck II-Teleskop aus ausbreitet. Dies wird verwendet, um die Sicht des Teleskops mit Hilfe einer adaptiven Optik zu "verdeutlichen". Keck-Sternwarte

Die Laser mit adaptiver Optik helfen bei der Messung der atmosphärischen Bewegungen und korrigieren diese Turbulenzen mithilfe eines deformierbaren Spiegels, der seine Form 2.000 Mal pro Sekunde ändert. Das Keck II-Teleskop war das erste große Teleskop weltweit, das 1988 ein AO-System entwickelte und installierte, und es war das erste, das 2004 Laser einsetzte. Die Systeme haben die Bildschärfe erheblich verbessert. Heutzutage verwenden viele andere Teleskope eine adaptive Optik, um ihre Sicht zu verbessern.

Der Keck 1 Spiegel. Es ist 10 Meter breit und besteht aus 36 Segmenten. W. M. Keck-Observatorium

Entdeckungen und Beobachtungen von Keck

Mehr als 25 Prozent der Beobachtungen von US-Astronomen werden am Keck-Observatorium durchgeführt. Viele von ihnen nähern sich dem Hubble-Weltraumteleskop und übertreffen sogar dessen Blickwinkel..

Das Keck-Observatorium ermöglicht es dem Betrachter, Objekte im sichtbaren Licht und danach im Infrarotbereich zu untersuchen. Dieses breite Spektrum an Beobachtungen "Raum" macht Keck so wissenschaftlich produktiv. Es eröffnet Astronomen ein Reich interessanter Objekte, die im sichtbaren Licht nicht zu beobachten sind.

Darunter befinden sich Starbirth-Regionen, die dem bekannten Orion-Nebel ähneln, und heiße junge Sterne. Die neugeborenen Sterne leuchten nicht nur im sichtbaren Licht, sondern erhitzen auch die Materialwolken, die ihre "Nester" gebildet haben. Keck kann in die Sternenkindertagesstätte blicken, um die Prozesse der Starbirth zu beobachten. Seine Teleskope ermöglichten die Beobachtung eines solchen Sterns, Gaia 17bpi, der zu einer Klasse heißer junger Sterne gehört, die als "FU Orionis" -Typen bezeichnet werden. Die Studie half Astronomen, mehr Informationen über diese neugeborenen Sterne zu sammeln, die noch in ihren Geburtswolken versteckt sind. Dieser hat eine Materialscheibe, die in Passungen und Anläufen in den Stern "fällt". Dadurch wird der Stern von Zeit zu Zeit heller, auch wenn er wächst. 

Ein Künstlerkonzept eines jungen Sterns, wie er in Keck studiert wurde. Es ist immer noch in seiner Gas- und Staubwolke begraben, die sich mit ihm dreht. Gelegentlich wird Material über seine Magnetfelder auf den Stern geschleust. Das hellt den Stern vorübergehend auf. IPAC

Am anderen Ende des Universums wurde mit den Keck-Teleskopen eine extrem entfernte Gaswolke beobachtet, die kurz nach der Entstehung des Universums vor etwa 13,8 Milliarden Jahren existierte. Dieser entfernte Gasklumpen ist mit bloßem Auge nicht sichtbar, aber Astronomen könnten ihn mit speziellen Instrumenten am Teleskop finden, um einen sehr entfernten Quasar zu beobachten. Sein Licht schien durch die Wolke, und aus den Daten stellten Astronomen fest, dass die Wolke aus reinem Wasserstoff bestand. Das heißt, es existierte zu einer Zeit, als andere Sterne den Weltraum noch nicht mit ihren schwereren Elementen "verschmutzt" hatten. Es ist ein Blick auf die damaligen Verhältnisse, als das Universum nur 1,5 Milliarden Jahre alt war. 

Diese Simulation von Galaxien und Gas im frühen Universum hilft Astronomen, mit Keck entfernte Gaswolken zu untersuchen, die im sehr frühen und entfernten Universum existierten. TNG-Zusammenarbeit 

Eine andere Frage, die Astronomen mit Keck beantworten möchten, lautet: "Wie sind die ersten Galaxien entstanden?" Da diese Säuglingsgalaxien sehr weit von uns entfernt sind und Teil des fernen Universums sind, ist es schwierig, sie zu beobachten. Erstens sind sie sehr dunkel. Zweitens wurde ihr Licht durch die Expansion des Universums "gedehnt" und erscheint für uns im Infrarot. Wenn wir sie jedoch verstehen, können wir sehen, wie sich unsere eigene Milchstraße gebildet hat. Keck kann diese fernen frühen Galaxien mit seinen infrarotempfindlichen Instrumenten beobachten. Unter anderem können sie das Licht untersuchen, das von heißen jungen Sternen in diesen Galaxien emittiert wird (im Ultravioletten emittiert), das von Gaswolken, die die jugendliche Galaxie umgeben, wieder emittiert wird. Dies gibt den Astronomen einen Einblick in die Bedingungen in diesen fernen Sternstädten zu einer Zeit, als sie noch Kinder waren und gerade erst zu wachsen begannen. 

Geschichte der Sternwarte Keck

Die Geschichte des Observatoriums reicht bis in die frühen 1970er Jahre zurück. Zu diesem Zeitpunkt begannen die Astronomen damit, eine neue Generation großer bodengestützter Teleskope mit den größtmöglichen Spiegeln zu bauen. Glasspiegel können jedoch ziemlich schwer und schwerfällig in der Bewegung sein. Was die Wissenschaftler und Ingenieure wollten, waren leichte. Astronomen der University of California und der Lawrence Berkeley Labs arbeiteten an neuen Ansätzen für den Bau flexibler Spiegel. Sie hatten eine Möglichkeit, dies zu erreichen, indem sie segmentierte Spiegel erstellten, die abgewinkelt und "abgestimmt" werden konnten, um einen größeren Spiegel zu erstellen. Der erste Spiegel mit dem Namen Keck I begann im Mai 1993 mit der Beobachtung des Himmels. Keck II wurde im Oktober 1996 eröffnet. Diese Spiegelteleskope werden seitdem verwendet.

Beide Teleskope gehören seit ihrer Beobachtung des "ersten Lichts" zur neuesten Generation von Teleskopen, die für astronomische Studien fortschrittliche Technologien verwenden. Derzeit wird das Observatorium nicht nur für astronomische Beobachtungen verwendet, sondern auch zur Unterstützung von Raumflugmissionen zu Planeten wie Merkur und dem kommenden James Webb-Weltraumteleskop. Seine Reichweite ist mit keinem anderen großen Teleskop der Welt zu übertreffen.

Die W.M. Das Keck Observatory wird von der California Association for Research in Astronomy (CARA) verwaltet, zu der auch die Zusammenarbeit mit Caltech und der University of California gehört. Die NASA ist ebenfalls Teil der Partnerschaft. Die W.M. Die Keck-Stiftung hat den Bau finanziell unterstützt.

Quellen

• Bildergalerie: Keck. www.astro.ucsc.edu/about/image-galleries/keck/index.html.
• "News & Events aus dem IfA." Messung und Unsicherheit, www.ifa.hawaii.edu/.
• "Oben über der Welt, so hoch". W. M. Keck Observatory, www.keckobservatory.org/.