De store teleskopkupplene til McDonald Observatory. Øverst til venstre sitter Hobby-Eberly teleskopkuppelen på toppen av Fowlkes-fjellet. I forgrunnen sitter kuppelen til Otto Struve-teleskopet til venstre og Harlan J. Smith-teleskopet til høyre, på toppen av Mount Locke.
(Bilde: © McDonald Observatory)
McDonald Observatory er et Texas-basert astronomisk nettsted som har gitt betydelige bidrag innen forskning og utdanning i mer enn 80 år.
Administrert av University of Texas i Austin, har McDonald-observatoriet flere teleskoper som ligger på en høyde av 2070 meter over havet på Mount Locke og Mount Fowlkes, en del av Davis-fjellene i det vestlige Texas, omtrent 450 miles (724 miles) kilometer) vest for Austin. McDonald "nyter de mørkeste natthimmelen til et hvilket som helst profesjonelt observatorium i det kontinentale USA," ifølge en nyhetsoppslag utstedt for observatoriets 80-årsjubileum.
McDonald er hjemmet til Hobby-Eberly-teleskopet, et av verdens største optiske teleskoper, med et 36 fot bredt (11 meter) speil.
Et besøkssenter tilbyr dagsturer på eiendommen og store teleskoper, solvisning på dagtid, et skumringsprogram i et utendørs amfiteater, og nattlige stjernefester med teleskopvisning.
Observatoriet er også kjent for sitt daglige StarDate-program, som kjører på mer enn 300 radiostasjoner over hele landet.
Gaven til et observatorium
Regentene fra University of Texas ble overrasket da de åpnet viljen til William Johnson McDonald, en bankmann fra Paris, Texas, som døde i 1926. Han hadde overlatt mesteparten av formuen til universitetet med det formål å bygge et astronomisk observatorium . Etter rettsforhandlingene var avsluttet, var rundt 850 000 dollar (tilsvarende 11 millioner dollar i dag) tilgjengelig, ifølge Texas State Historical Association.
"McDonald sies å ha trodd at et observatorium vil forbedre værmeldingen og derfor hjelpe bønder til å planlegge arbeidet sitt," sier foreningen.
Men det var to store utfordringer å overvinne før McDonalds ønske kunne bli virkelighet. For det første var pengene nok til å bygge et observatorium, men ikke nok til å drive dem, slik at universitetet måtte skaffe flere midler. For det andre hadde University of Texas ingen astronomer på fakultetet på den tiden, så det trengte å rekruttere et team med romeksperter.
Heldigvis hadde University of Chicago astronomer som lette etter et annet teleskop å bruke i tillegg til universitetets brytende teleskop ved Yerkes Observatory. Så presidentene for de to universitetene gjorde en avtale: University of Texas skulle bygge det nye observatoriet, og University of Chicago ville gi eksperter til å drifte det.
Teleskoper ved McDonald Observatory
McDonalds første store teleskop - senere kalt Otto Struve-teleskopet etter observatoriets første direktør - sto ferdig i 1939 og er fortsatt i bruk i dag. Hovedspeilet er på 2,08 meter. Et av hovedformålene med Struve-teleskopet var å analysere de eksakte fargene på lys som kommer fra stjerner og andre himmellegemer, for å bestemme deres kjemiske sammensetning, temperatur og andre egenskaper. For å gjøre dette, ble teleskopet designet for å sende lys gjennom en serie speil inn i en spektrograf - et instrument som skiller lys i komponentfargene - i et annet rom. Dette krevde at teleskopet ble montert på et underlig utseende arrangement av akser og motvekter, designet og bygget av selskapet Warner & Swasey. "Med sin tunge stålmontering og svarte, halvåpne rammer, er Struve ikke bare et vitenskapelig instrument, men det er et kunstverk," sier Observatoriets nettsted sier.
Struve-teleskopet hjalp astronomer med å samle det første beviset på en atmosfære på Saturns måne Titan. Gerard Kuiper, assistert av Struve selv, fant ledetrådene mens han undersøkte solsystemets største måner i 1944. Kuiper publiserte sin spektroskopiske studie i Astrophysical Journal.
I 1956 ble et reflekterende teleskop med et 36-tommers (0,9 m) speil lagt til McDonald-stedet på forespørsel fra University of Chicago. Dette instrumentet er plassert i en kuppel laget av lokalt steinbrudd og gjenværende metall fra Struve-teleskopskuppelen, og ble først og fremst designet for å måle endringer i stjernenes lysstyrke. Den er nå foreldet for profesjonell forskning, men brukes jevnlig til spesielle publikumsvisningskvelder.
Harlan J. Smith-teleskopet, med et hovedspeil på 2,7 m (tvers), ble bygget av NASA for å undersøke andre planeter som forberedelse til romfartsoppdrag. Det var verdens tredje største teleskop da det så første lys i 1968.
Fra 1969 til 1985 ble Smith-teleskopet også brukt til å sikte laserlys mot spesielle reflekterende speil som ble igjen på månen av Apollo-astronauter. Å måle tiden som kreves for at det reflekterte lyset skal returnere til Jorden, gjør at astronomer kan måle månens avstand til en treffsikkerhet på 3 centimeter. Disse målingene bidrar på sin side til vår forståelse av jordas rotasjonsrate, månens sammensetning, langsiktige endringer i månens bane og selve oppførselen til tyngdekraften, inkludert små effekter som er forutsagt av Albert Einsteins generelle teori om relativitet.
Da Smith-teleskopet ble bygd, ble et sirkulært hull skåret i midten av dets viktigste kvartsspeil for å la lys passere til instrumenter bak på teleskopet. Den utskjærte kvartsskiven ble gjort til et nytt speil 0,8 m tvers over for et annet teleskop. Dette instrumentet ble bygget i nærheten i 1970 og bare kjent som 0,8 meter teleskopet, har fordelen med et uvanlig bredt synsfelt.
McDonalds største teleskop
I dag er giganten på McDonald Hobby-Eberly-teleskopet (HET), på nærliggende Mount Fowlkes, nesten 1,3 kilometer fra klyngen av originale kupler på Mount Locke. HET er et felles prosjekt fra University of Texas ved Austin, Pennsylvania State University, og to tyske universiteter: Ludwig-Maximilians-Universität München, og Georg-August-Universität Göttingen.
HET, dedikert i 1997, gjør en slående teknologisk kontrast med det klassiske Struve-instrumentet. HETs hovedspeil er ikke ett stykke glass eller kvarts, men en rekke 91 individuelt kontrollerte sekskantede segmenter som gjør et bikakelignende reflekterende område som er 11 fot bredt. Et soppformet tårn ved siden av hovedkuppelen inneholder lasere som er rettet mot speilsegmentene for å teste og justere innretningen.
Et annet bemerkelsesverdig trekk ved HET er at teleskopet kan rotere for å peke mot hvilken som helst kompassretning, men det kan ikke vippe opp eller ned for å peke på forskjellige høyder på himmelen. I stedet støttes hovedspeilet i en fast vinkel som peker 55 grader over horisonten. En nøyaktig kontrollert sporingsstøtte flytter lyssamlingsinstrumenter til forskjellige steder over hovedspeilet, som har effekten av å sikte mot litt forskjellige deler av himmelen. Denne unike, forenklede designen tillot HET å bygges for en brøkdel av kostnadene for et konvensjonelt teleskop av dets størrelse, samtidig som det ga tilgang til 70% av himmelen synlig fra sin beliggenhet.
HET ble primært designet for spektroskopi, som er en nøkkelmetode innen aktuelle forskningsområder som å måle bevegelser av romgjenstander, bestemme avstander til galakser og oppdage universets historie siden Big Bang.
Brukbare planeter og mørk energi
I 2017 var HET gjeninnviet etter en oppgradering på 40 millioner dollar. Sporingssystemet ble erstattet med en ny enhet som bruker mer av hovedspeilet og har et bredere synsfelt. Og nye sensorinstrumenter ble laget.
Et av de nye instrumentene er Habitable Zone Planet Finder (HPF), bygget i samarbeid med National Institute of Standards and Technology. HPF er optimalisert for å studere infrarødt lys fra kule røde dvergstjerner i nærheten, ifølge en kunngjøring fra observatoriet. Disse stjernene har lang levetid og kan gi jevn energi til planeter som går i bane rundt dem. HPF tillater presise målinger av en stjerners radiale hastighet, målt ved den subtile endringen i fargen på stjernens spektre når den blir trukket av en kretsende planet, som er kritisk informasjon i oppdagelsen og bekreftelsen av nye planeter.
Fremme av en annen grense er Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX). Utviklet som det første store eksperimentet som søker etter den mystiske kraften som presser universets utvidelse, vil HETDEX "fortelle oss hva som utgjør nesten tre fjerdedeler av all saken og energi i universet. Det vil fortelle oss om tyngdekraften er riktige, og avsløre nye detaljer om Big Bang som universet ble født i, "the HETDEX prosjektnettsted sier.
Et sentralt stykke teknologi for mørk-energisøket er Visible Integral Field Replicable Unit Spectrographs, eller VIRUS, et sett med 156 spektrografer montert ved siden av teleskopet og mottar lys via 35.000 optiske fibre som kommer fra teleskopet. Med denne pakken med identiske instrumenter som deler teleskopet, kan HET observere flere hundre galakser på en gang, og måle hvordan lyset deres blir påvirket av deres egne bevegelser og utvidelsen av universet.
HETDEX vil bruke omtrent tre år på å observere minimum 1 million galakser for å produsere et stort kart som viser universets ekspansjonsrate i forskjellige tidsperioder. Eventuelle endringer i hvor raskt universet vokser kan gi forskjeller i mørk energi.
Å holde himmelen mørk
I 2019 mottok McDonald Observatory et tilskudd fra Apache Corp., et olje- og gassutforsknings- og produksjonsselskap, for å fremme bevissthet om verdien av mørke himmel som en naturressurs og som et hjelpemiddel til astronomisk forskning. Gaven vil finansiere utdanningsprogrammer, oppsøkende arrangementer og en ny utstilling på observatoriets besøkende sentrum. I følge observatoriets kunngjøring, Apache har fungert som en modell for andre virksomheter i vest-Texas ved å justere og skjerme lysene på borestedene og tilhørende fasiliteter.
Tilleggsressurser:
- Se dette video introduksjon til McDonald-observatoriet.
- Følg alle de siste nyhetene og bildene fra McDonald Observatory på organisasjonens Facebook-side.
- Lær mer om observatoriet StarDate Radio-programmet.
Denne artikkelen ble oppdatert 15. november 2019 av Space.com-bidragsyter Steve Fentress.
