Оңтүстік Африканың Үлкен Телескопы: Әлемді зерттейтін қуатты көз
Southern African Large Telescope
Оңтүстік Африканың ірі телескопы (SALT) – 9,2 метрлік оптикалық телескоп. Спектроскопия, поляриметрия және астрономиялық зерттеулерге арналған. Оңтүстік жартышардың ең үлкен телескопы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Оңтүстік Африканың ірі телескопы (SALT) – негізінен спектроскопия үшін арналған 9,2 метрлік оптикалық телескоп. Ол 91 алтыбұрышты айна сегментінен тұрады, олардың әрқайсысының ішкі диаметрі 1 метр, нәтижесінде жалпы алтыбұрышты айнаның өлшемдері 11,1 x 9,8 м. Дегенмен, оның тиімді апертурасы тек 9,2 м құрайды. Телескоп Оңтүстік Африканың Кару шөліндегі Сазерленд қаласының жанында орналасқан. Бұл Оңтүстік Африка астрономиялық обсерваториясының, Оңтүстік Африканың ұлттық оптикалық обсерваториясының құрылысы болып табылады. SALT – Оңтүстік жарты шардағы ең ірі оптикалық телескоп. Ол солтүстік жарты шар телескоптарының жете алмайтын астрономиялық объектілерден келетін сәулеленуді спектроскопиялық және поляриметриялық талдау арқылы, сондай-ақ бейнелеу арқылы зерттеуге мүмкіндік береді. SALT Макдональд обсерваториясындағы Хобби-Эберли телескобына (HET) негізделген, бірақ оның дизайнында, әсіресе сфералық аберрацияны түзетуші бөлігінде өзгерістер енгізілді. Бұл өзгерістердің басты мақсаты телескоптың көру бұрышын кеңейту болды. Ол бірдей бекітілген айна биіктігі дизайнын қолданады, бұл көрінетін аспанның 70% -ына қол жеткізуді шектейді. Толық айнамен алғашқы жарық 2005 жылдың 1 қыркүйегінде тіркелді, нәтижесінде 1 доғалық секунд ажыратымдылығымен 47 Туканаэ шарлы шоғыры, NGC 6152 ашық шоғыры, NGC 6744 спиральді галактикасы және Лагуна тұмандығының суреттері алынды. Телескопты ресми түрде ашу рәсімі 2005 жылдың 10 қарашасында президент Табо Мбекидің қатысуымен өтті. Оңтүстік Африка SALT-тің алғашқы 10 жылдық қаржыландыруға кеткен 36 миллион АҚШ долларының шамамен үштен бірін (телескоп құрылысына 20 миллион АҚШ доллары, құралдарға 6 миллион АҚШ доллары және жұмыс істеуге 10 миллион АҚШ доллары) үлестірді. Қалған қаражат Германия, Польша, АҚШ, Ұлыбритания және Жаңа Зеландия тарапынан ұсынылды.
The Southern African Large Telescope (SALT) is a 9.2 metre optical telescope designed mainly for spectroscopy. It consists of 91 hexagonal mirror segments each with a 1 metre inscribed diameter, resulting in a total hexagonal mirror of 11.1 by 9.8 m. However, its effective aperture is only 9.2 m. It is located close to the town of Sutherland in the semi desert region of the Karoo, South Africa. It is a facility of the South African Astronomical Observatory, the national optical observatory of South Africa. SALT is the largest optical telescope in the southern hemisphere. It enables spectroscopic and polarimetric analysis and imaging of the radiation from astronomical objects that are out of reach of northern hemisphere telescopes. It is closely based on the Hobby–Eberly Telescope (HET) at McDonald Observatory, with some changes in its design, especially to the spherical aberration corrector. The main purpose for these changes was to improve the telescope's field of view. It shares the same fixed mirror altitude design, which limits access to 70% of the visible sky. First light with the full mirror was declared on 1 September 2005, with 1 arc second resolution images of globular cluster 47 Tucanae, open cluster NGC 6152, spiral galaxy NGC 6744, and the Lagoon Nebula. The official opening by President Thabo Mbeki took place during the inauguration ceremony on 10 November 2005. South Africa contributed about a third of the total of US$36 million that will finance SALT for its first 10 years (US$20 million for the construction of the telescope, US$6 million for instruments, and US$10 million for operations). The rest was contributed by the other partners: Germany, Poland, the United States, the United Kingdom, and New Zealand.
Жалпы ақпарат
SALT теңіз деңгейінен 1837 метр биіктікте, Кейптаунның солтүстік-шығысындағы Кару аймағындағы Хантам табиғи қорығында, Сазерленд қаласының жанындағы тау басында орналасқан. 2004 жылдың наурыз айында алып айнаның орнатылуы басталды. 91 кіші, айналаған алтыбұрышты сегменттің соңғысы 2005 жылдың мамырында орнатылды. Корея, Жапония, Польша және Google осы жерде телескоптарға ие, ал Оңтүстік Африкада кем дегенде бес оптикалық телескоп бар. Бирмингем университеті Күнді бақылауға көмектесетін күн телескопына ие. SALT квазарларды зерттейтін болады және ғалымдарға қалыс көзбен көруге мүмкін емес, миллиард есе әлсіз жұлдыздар мен галактикаларды қарауға мүмкіндік береді.
SALT is located on a hilltop 1837 m above sea level in a nature reserve in the Hantam, Karoo north east of Cape Town, near the small town of Sutherland. In March 2004, installation of the massive mirror began. The last of the 91 smaller mirrored hexagon segments was put in place in May 2005. Korea, Japan, Poland and Google have telescopes at the site and South Africa has at least five optical telescopes there. The University of Birmingham has a solar telescope to help monitor the Sun. SALT will probe quasars and enable scientists to view stars and galaxies a billion times too faint to be seen by the naked eye.
Негізгі айна
SALT және HET оптикалық телескоптар үшін ерекше дизайнға ие. Кек телескобына ұқсас, негізгі айна бір үлкен айна ретінде жұмыс істеуге арналған айналар жиынтығынан тұрады; алайда, SALT айналары классикалық Кассегрен телескобымен байланысты парабола пішіндес емес, шар тәрізді негізгі айнаны құрайды. Әрбір SALT айнасы 1 метрлік алтыбұрыш, ал 91 бірдей айнадан құралған жиынтық 11 x 9,8 метр көлеміндегі алтыбұрышты негізгі айнаны жасайды. Сфералық негізгі айнаның бұрылысын өтеу үшін телескопта төрт айналы сфералық аберрацияны түзетуші (SAC) бар, ол негізгі фокуста 8 доғалық минут көзбен шолу өрісімен түзетілген, жалпақ фокустық жазықтықты қамтамасыз етеді. 91 айнаның әрқайсысы аз кеңейетін Sitall шынысынан жасалған және оларды бір айна ретінде жұмыс істеу үшін дұрыс бағыттау үшін бұрылу, көлбеу және поршень бойынша реттеуге болады. Айна шар пішіндес болғандықтан, айнаның қисықтық центріне сәйкес келетін нүктеден шыққан жарық шағылысып, сол нүктеге қайтадан фокусталады. Сондықтан телескоп қисықтық центрін туралау сенсорын (CCAS) пайдаланады, ол күмбезге жақын биік мұнараның үстінде орналасқан. Лазер сәулесі барлық сегменттерге бағытталады және әрбір айнадан шағылысқан жарықтың орны өлшенеді. «Жиынтықтау» деп аталатын осы процесс телескоп операторына айналарды оңтайландыруға мүмкіндік береді. Телескоптың ерекшелігі – бақылау кезінде айна белгілі бір биіктікте және азимутта қалғанда, телескоп жасаған астрономиялық нысанның суреті «жүктеме» арқылы қадағаланады, ол негізгі фокус позициясында орналасқан және SAC және негізгі фокус құралдарын қамтиды. Бұл Аресибо радио телескобының жұмыс принципіне ұқсас. Бұл әр нысан үшін бақылау терезесін шектегенімен, толық икемді телескоппен салыстырғанда негізгі айнаның конструкциясын едәуір жеңілдетеді, күрделілікті кішкентай және жеңіл жүктемені қадағалау жүйесіне ауыстырып, телескоп құрылысының жалпы құнын төмендетеді. SALT-тің 37 градусқа бекітілген зенит бұрышы бар, ол Магеллан бұлттары үшін оңтайландырылған, бірақ азимуттардың толық диапазоны мен аспанның айналуының арқасында SALT Сазерленд орнындағы аспанның жақсы бөлігіне қол жеткізе алады. Бұл дизайнның тағы бір салдары – нысанды қадағалау кезінде кіретін оқушының мөлшері өзгереді.
Both SALT and HET have an unusual design for an optical telescope. Similar to the Keck Telescopes, the primary mirror is composed of an array of mirrors designed to act as a single larger mirror; however, the SALT mirrors produce a spherical primary, rather than the paraboloid shape associated with a classical Cassegrain telescope. Each SALT mirror is a 1 meter hexagon, and the array of 91 identical mirrors produces a hexagonally shaped primary 11 by 9.8 meters in size. To compensate for the spherical primary, the telescope has a four mirror spherical aberration corrector (SAC) that provides a corrected, flat focal plane with a field of view of 8 arcminutes at prime focus. Each of the 91 mirrors is made of low expansion Sitall glass and can be adjusted in tip, tilt and piston in order to properly align them so as to act as a single mirror. Because the mirror is spherical, light emitted from a position corresponding to the center of curvature of the mirror is reflected and refocused to the same position. Therefore, the telescope employs a center of curvature alignment sensor (CCAS) situated at the top of a tall tower adjacent to the dome. Laser light is shone down on all the segments, and the position of the reflections from each mirror measured. A process called "stacking" thus allows the telescope operator to optimize the adjustments of the mirrors. The telescope is also unusual in that during an observation, the mirror remains at a fixed altitude and azimuth, and the image of an astronomical target produced by the telescope is tracked by the "payload", which resides at the position of prime focus and includes the SAC and prime focus instrumentation. This is similar in operation to the Arecibo Radio Telescope. Although this results in only a limited observing window per target, it greatly simplifies the primary mirror mount, when compared to a fully steerable telescope, transferring the complexity to the smaller and lighter payload tracking system, providing for an overall reduction in total telescope construction cost. SALT has a fixed zenith angle of 37 degrees, optimised for the Magellanic clouds, but because of the full range of azimuths and the celestial rotation, SALT has access to a good fraction of the sky available at the Sutherland site. Another consequence of this design is that the entrance pupil varies in size during the tracking of a target.
Аспаптар
SALT үшін бірінші буын аспаптарына Оңтүстік Африка астрономиялық обсерваториясы (SAAO) жобалаған және жасаған SALT бейнелеу камерасы (SALTICAM); Роберт Стоби спектрографы (RSS) (бұрынғы Prime Focus Imaging Spectrograph), Висконсин университеті (Мэдисон), Ратгерс университеті және SAAO жобалаған және жасаған көп мақсатты ұзақ жарықшақты және көп нысанды бейнелеу спектрографы және спектрополяриметрі; сондай-ақ Кантербери университеті (Жаңа Зеландия) жобалаған талшықты жоғары ажыратымды спектрограф (HRS) кіреді. SALTICAM 2005 жылдың басында, ал RSS 2005 жылдың 11 қазанында орнатылды.
The first generation instrumentation for SALT includes the SALT Imaging Camera (SALTICAM), designed and built by the South African Astronomical Observatory (SAAO); the Robert Stobie Spectrograph (RSS) (née Prime Focus Imaging Spectrograph), a multi purpose long slit and multi object imaging spectrograph and spectropolarimeter, designed and built by the University of Wisconsin–Madison, Rutgers University, and the SAAO; and a fiber fed High Resolution Spectrograph (HRS), designed by the University of Canterbury (New Zealand). SALTICAM was installed in early 2005, while the RSS was installed on 11 October 2005.
Интернетке қосылу мүмкіндігі
Телескоп 1 Гбит/с оптикалық талшық желісі арқылы SANREN желісі бойынша Кейптаун қаласындағы SAAO орталығына қосылған. SAAO SANREN желісіне 1 Гбит/с жылдамдықпен қосылған, оның 30 Мбит/с халықаралық бөлігін құрайды.
The telescope is connected to the SAAO site in Cape Town via a 1 Gbit/s fibre connection over the SANREN network. The SAAO has a 1 Gbit/s connection to the SANREN network with 30 Mbit/s of that link being the international portion.
Зерттеу
Оңтүстік Африка астрономиялық обсерваториясында SALT қолданылып жүргізілген зерттеулер маңызды жаңалықтарға әкелді. Оңтүстік Африканың Үлкен телескопын пайдалану арқылы SAAO жұлдыздардың өте жылдам тізбектеліп түсірілген «суреттерін» алу мүмкіндігіне ие. Ол басқа өте үлкен телескоптарда қолжетімсіз толқын ұзындықтары мен бақылау режимдеріне қалайдасталған. Осының нәтижесінде астрономдар тығыз жұлдыздардың жылдам өзгеріп отыратын қасиеттерін зерттей алады, әсіресе олар серік жұлдыздардан немесе қоршаған ортадан газды тартып алатын кезде. Бұл жаңалықтың маңыздылығы қара тесіктерді анықтауға мүмкіндік береді. Тығыз жұлдыздың гравитациялық өрісі әдетте серік жұлдыздан газды тартады, соның салдарынан сәулелену (әсіресе рентген сәулелері) шығарылады. Ғалымдар осыны қара тесіктерді анықтаудың жанама жолы ретінде пайдаланды. SALT астрономдарға зерттеуге көмектескен тағы бір құбылыс – кейбір тығыз жұлдыздардың массасы суперновалық жарылысқа дейін жинақталуы, бұл ғалымдарға ғаламның кеңеюі жылдамдап бара жатқанын көрсетуге мүмкіндік берген «1a типіндегі» супернованы тудырады. Оңтүстік Африка астрономиялық обсерваториясы SALT-ті пайдаланып «поляр» деп аталатын жұлдыздар класын, яғни жұлдыздар жұбын ашты. «Поляр» екі жұлдыздық жүйеде көлемі Күн сияқты жұлдыздың миллионнан бір бөлігіне дейін қысқарған «ақ ерікше» деп аталатын тығыз жұлдыз бар. SALT қолданылып жүргізілген зерттеулер көрсеткендей, осы поляр екі жұлдыздық жүйелердің бір айналымына бір жарым сағат уақыт кетеді. Сонымен қатар, SALT телескопы ғалымдарға ерекше жұлдыздардың жарықтығының жылдам өзгеруін зерттеуге мүмкіндік береді. SALT-ті пайдалану арқылы жүргізілген зерттеулер астрономдарға галактикамыздың құрылымын және эволюциясын, мысалы, квазарларды, Магеллан бұлттарын, галактикалық құрылымды және жұлдыздық астрофизиканы зерттеуге көмектесті. SALT алғашқы түсті суреттерін жариялады, бұл «алғашқы жарық» жетістігін білдірді. Бұл SALT үшін арнайы жобаланып, құрастырылған 600 000 долларлық SALTICAM цифрлық камерасының толыққанды жұмыс істеуін де таныстырды.
Research using SALT at the South African Astronomical Observatory has led the facility to important discoveries. By using the Southern African Large Telescope, SAAO has the ability to take "snapshots" of stars in very quick succession. It is optimized for wavelengths and observing modes not available on other very large telescopes. As a result, astronomers can study rapidly changing properties of compact stars, primarily as they pull in gas from their companion stars or surroundings. The significance of this discovery allows us to detect black holes. The gravitational field of a compact star commonly pulls in gas from a companion star, thus radiation (especially X ray) is emitted. Scientists used this as an indirect way to locate black holes. Another phenomenon that SALT has helped astronomers investigate is the way that masses build up on some compact stars until supernova explosions blow them apart, which gives scientists a "Type 1a" supernovae used to show that the expansion of the universe is speeding up. Other note worthy research the South African Astronomical Observatory has achieved using SALT include the discovery of a class of stars known as "polar", or a pair of stars. The "polar" binary star system, where a compactor star called a "white dwarf" whose volume has shrunk about one millionth of a star like the Sun. Studies using SALT concluded that these polar binary star systems take only an hour and a half to complete an orbit. Also, the SALT telescope allows scientists to study the rapid brightness changes in exotic stars. More research using SALT has aided astronomers to investigate the structure and evolution of our galaxy, such as quasars, Magellanic clouds, the galactic structure and stellar astrophysics. SALT released its first color images, which marked the achievement of the "first light". This also marked the debut of the fully operating SALTICAM, which is a $600,000 digital camera designed and built for SALT.
Туризм
SAAO-ның бастапқы бағалауларына қарамастан, SALT телескопы Сазерлендке 30 000 турист әкеледі деп күтілгенімен, қазірге дейін ол жыл сайын шамамен 14 000 келушіні қамтамасыз етті, бұл 5 000 тұрғыны бар қалада кем дегенде 300 жұмыс орнын ашуға мүмкіндік берді.
Despite initial estimates by SAAO that SALT would bring up to 30,000 tourists to Sutherland, the telescope has so far only resulted in about 14,000 annual visitors, which has nevertheless resulted in the creation of at least 300 jobs in the town of 5,000.