Bildekreditt: Tvillingene
For investorer som leter etter den neste sikre saken, kan sølvbelegget på Gemini South 8-meters teleskopspeil virke som en insiders hemmelige tips for å investere i dette verdifulle metallet for et stort overskudd. Det viser seg imidlertid at dette enorme speilet krevde mindre enn to gram (50 gram) sølv, ikke tilnærmet nok til å registrere seg på markedene for edle metaller. Den virkelige avkastningen på Gemini's skinnende investering er måten den gir enestående følsomhet fra bakken når du studerer varme gjenstander i rommet.
Det nye belegget - det første av sitt slag noensinne som linjer overflaten til et veldig stort astronomisk speil - er blant de siste trinnene for å gjøre Gemini til det kraftigste infrarøde teleskopet på planeten vår. "Det er ingen tvil om at med dette belegget vil Gemini South-teleskopet kunne utforske regioner med dannelse av stjerner og planter, sorte hull i sentrum av galakser og andre gjenstander som har unngå andre teleskoper til nå," sa Charlie Telesco fra University of Florida som spesialiserer seg på å studere stjerne- og planetdannelsesregioner i midten av infrarød.
Å dekke Gemini-speilet med sølv bruker en prosess utviklet over flere års testing og eksperimentering for å produsere et belegg som tilfredsstiller de strenge kravene til astronomisk forskning. Gemini's ledende optiske ingeniør, Maxime Boccas, som hadde tilsyn med utviklingen av speilbelegget, sa: "Jeg antar at du kan si at etter flere år med hardt arbeid for å identifisere og finpusse det beste belegget, har vi funnet sølvforet vårt!"
De fleste astronomiske speil er belagt med aluminium ved hjelp av en fordampningsprosess, og krever ombelegg hver 12-18 måned. Siden de to Gemini-speilene er optimalisert for å se objekter i både optiske og infrarøde bølgelengder, ble et annet belegg spesifisert. Planleggingen og implementeringen av sølvbeleggsprosessen for Gemini begynte med utformingen av to 9-meters brede beleggkamre plassert ved observatoriets anlegg i Chile og Hawaii. Hvert beleggfabrikk (opprinnelig bygget av Royal Greenwich Observatory i Storbritannia) inneholder enheter som kalles magnetroner for å "sputre" et belegg på speilet. Sputtering-prosessen er nødvendig når du påfører flerlagsbelegg på Gemini-speilene for å kontrollere tykkelsen på de forskjellige materialene som er avsatt på speilets overflate. En lignende belegningsprosess blir ofte brukt for arkitektonisk glass for å redusere klimaanleggskostnader og gi en estetisk refleksjon og farge på glass på bygninger, men dette er første gang det blir brukt på et stort astronomisk teleskopspeil.
Belegget er bygget opp i en bunke med fire individuelle lag for å sikre at sølvet fester seg til glassbunnen i speilet og er beskyttet mot miljøelementer og kjemiske reaksjoner. Som alle med sølvtøy vet, reduserer søl på sølv refleksjonen av lys. Nedbrytningen av et ubeskyttet belegg på et teleskopspeil vil ha stor innvirkning på ytelsen. Tester utført på Gemini med dusinvis av små speilprøver de siste årene viser at det sølvfargede belegget på Gemini-speilet skal forbli svært reflekterende og brukbart i minst et år mellom ombelegg.
I tillegg til det store primærspeilet, ble også teleskopets 1 meter sekundære speil og et tredje speil som leder lys inn i vitenskapelige instrumenter belagt med de samme beskyttede sølvbeleggene. Kombinasjonen av disse tre speilbeleggene så vel som andre designhensyn er alle ansvarlige for den dramatiske økningen i Geminis følsomhet for termisk infrarød stråling.
Et sentralt mål for et teleskops ytelse i det infrarøde er dets emissivitet (hvor mye varme det faktisk avgir sammenlignet med den totale mengden det teoretisk kan avgi) i den termiske eller midtinfrarøde delen av spekteret. Disse utslippene resulterer i en bakgrunnsstøy som astronomiske kilder må måles mot. Tvillinger har den laveste totale termiske utsendelsen av et stort astronomisk teleskop på bakken, med verdier under 4% før du mottar det sølvbelegget. Med dette nye belegget vil Gemini Souths emissivitet falle til omtrent 2%. På noen bølgelengder har dette den samme effekten på følsomhet som å øke diameteren på Gemini-teleskopet fra 8 til mer enn 11 meter! Resultatet er en betydelig økning i kvaliteten og mengden av Gemini's infrarøde data, som gjør det mulig å oppdage objekter som ellers ville gå tapt i støyen som genereres av varme som stråler fra teleskopet. Det er vanlig blant andre bakkebaserte teleskoper å ha emisjonsverdier på over 10%
Omhyllingsprosedyren ble vellykket utført 31. mai, og det nybelagte Gemini South-speilet er blitt installert på nytt og kalibrert i teleskopet. Ingeniører tester for tiden systemene før de returnerer teleskopet til full drift. Gemini North-speilet på Mauna Kea vil gjennomgå den samme belegningsprosessen før slutten av dette året.
Hvorfor sølv?
Årsaken til at astronomer ønsker å bruke sølv som overflaten på et teleskopspeil ligger i dens evne til å reflektere noen typer infrarød stråling mer effektivt enn aluminium. Imidlertid er det ikke bare mengden infrarødt lys som reflekteres, men også mengden stråling som faktisk sendes ut fra speilet (dets termiske emissivitet) som gjør sølv så attraktivt. Dette er et vesentlig spørsmål når man observerer det midtinfrarøde (termiske) området i spekteret, som egentlig er studiet av varme fra verdensrommet. ? Den største fordelen med sølv er at det reduserer den totale termiske utslipp av teleskopet. Dette øker igjen følsomheten til de midtinfrarøde instrumentene på teleskopet og lar oss se varme gjenstander som stjernestue og planetarisk barnehage betydelig bedre ,? sa Scott Fisher en midtinfrarød astronom ved Gemini.
Fordelen kommer imidlertid til en pris. For å bruke sølv, må belegget påføres i flere lag, hver med en veldig presis og jevn tykkelse. For å gjøre dette brukes enheter som kalles magnetroner for å påføre belegget. De arbeider ved å omgi en ekstremt ren metallplate (kalt målet) med en plasmasky av gass (argon eller nitrogen) som slår atomer ut fra målet og avgir dem jevnt på speilet (som roterer sakte under magnetron). Hvert lag er ekstremt tynt; med sølvlaget bare ca. 0,1 mikron tykt eller omtrent 1/200 tykkelsen på et menneskehår. Den totale mengden sølv som er avsatt på speilet er omtrent lik 50 gram.
Studerer Heat stammer fra verdensrommet
Noen av de mest spennende objektene i universet avgir stråling i den infrarøde delen av spekteret. Ofte beskrevet som "varmestråling", er infrarødt lys rødere enn det røde lyset vi ser med øynene våre. Kilder som sender ut i disse bølgelengdene er etterspurt av astronomer siden det meste av deres infrarøde stråling kan passere gjennom skyer av skjule gassstøv og avsløre hemmeligheter som ellers er innhyllet fra synet. Det infrarøde bølgelengdsregimet er delt inn i tre hovedregioner, nær-, midt- og fjerninfrarød. Nærinfrarød er rett utenfor det menneskelige øye kan se (rødere enn rødt), midtinfrarød (ofte kalt termisk infrarød) representerer lengre bølgelengder av lys vanligvis assosiert med varmekilder i verdensrommet, og langtinfrarød representerer kjøligere regioner.
Gemini's sølvbelegg vil muliggjøre de mest betydningsfulle forbedringene i den termiske infrarøde delen av spekteret. Studier innen dette bølgelengdeområdet inkluderer stjerne- og planetdannelsesregioner, med intens forskning som prøver å forstå hvordan vårt eget solsystem ble dannet for rundt fem milliarder år siden.
Originalkilde: Gemini News Release
