Введение

Большой южноафриканский телескоп (SALT) — это 9,2-метровый оптический телескоп, разработанный главным образом для спектроскопии. Он состоит из 91 шестиугольного зеркального сегмента, каждый из которых имеет вписанный диаметр 1 метр, что в сумме составляет шестиугольное зеркало размером 11,1 на 9,8 м. Однако его эффективная апертура составляет всего 9,2 м. Он расположен недалеко от города Сазерленд в полупустынном регионе Кару, Южная Африка. Это объект Южно-Африканской астрономической обсерватории, национальной оптической обсерватории Южной Африки. SALT — крупнейший оптический телескоп в Южном полушарии. Он позволяет проводить спектроскопический и поляриметрический анализ, а также получать изображения излучения от астрономических объектов, недоступных для телескопов Северного полушария. Он тесно основан на телескопе Хобби-Эберли (HET) в обсерватории Макдональда, с некоторыми изменениями в конструкции, особенно в корректоре сферической аберрации. Основной целью этих изменений было улучшение поля зрения телескопа. Он использует ту же конструкцию с фиксированной высотой зеркала, которая ограничивает доступ к 70% видимого неба. Первый свет с полным зеркалом был получен 1 сентября 2005 года, получены изображения с разрешением в 1 угловую секунду шарового скопления 47 Туканаэ, рассеянного скопления NGC 6152, спиральной галактики NGC 6744 и туманности Лагуна. Официальное открытие, проведенное президентом Табо Мбеки, состоялось во время церемонии инаугурации 10 ноября 2005 года. Южная Африка внесла около трети от общей суммы в 36 миллионов долларов США, которая будет финансировать SALT в течение первых 10 лет (20 миллионов долларов США на строительство телескопа, 6 миллионов долларов США на инструменты и 10 миллионов долларов США на эксплуатацию). Остальное финансирование предоставили другие партнеры: Германия, Польша, Соединенные Штаты, Соединенное Королевство и Новая Зеландия.

Общая информация

SALT расположен на вершине холма на высоте 1837 м над уровнем моря в заповеднике Хантам, Кару, к северо-востоку от Кейптауна, вблизи небольшого города Сазерленд. В марте 2004 года началась установка массивного зеркала. Последний из 91 небольшого зеркального шестиугольного сегмента был установлен в мае 2005 года. В Корее, Японии, Польше и Google размещены телескопы, а в Южной Африке – как минимум пять оптических телескопов. Бирмингемский университет располагает солнечным телескопом для мониторинга Солнца. SALT позволит исследовать квазары и даст ученым возможность наблюдать звезды и галактики, которые в миллиард раз тусклее, чем видимые невооруженным глазом.

Главное зеркало

Как SALT, так и HET имеют необычную конструкцию для оптического телескопа. Подобно телескопам Кека, главное зеркало состоит из массива зеркал, предназначенных для работы как единое большее зеркало; однако, зеркала SALT формируют сферическое главное зеркало, а не параболоидную форму, характерную для классического телескопа Кассегрена. Каждое зеркало SALT представляет собой гексагон размером 1 метр, а массив из 91 идентичного зеркала образует шестиугольное главное зеркало размером 11 на 9,8 метра. Для компенсации сферического главного зеркала телескоп оснащен четырехзеркальным корректором сферической аберрации (SAC), который обеспечивает скорректированную плоскую фокальную плоскость с полем зрения 8 угловых минут в первичном фокусе. Каждое из 91 зеркал изготовлено из стекла Sitall с низким коэффициентом теплового расширения и может быть отрегулировано по углу наклона, углу поворота и смещению (поршню) для точной выверки и совместной работы как единое зеркало. Поскольку зеркало сферическое, свет, исходящий из точки, соответствующей центру кривизны зеркала, отражается и перефокусируется в ту же точку. Поэтому телескоп использует датчик выравнивания по центру кривизны (CCAS), расположенный на вершине высокой башни рядом с куполом. Лазерный луч направляется на все сегменты, и измеряется положение отражений от каждого зеркала. Процесс, называемый "наложением" (stacking), позволяет оператору телескопа оптимизировать настройку зеркал. Телескоп также необычен тем, что во время наблюдения зеркало остается на фиксированной высоте и азимуте, а изображение астрономического объекта, создаваемое телескопом, отслеживается "полезной нагрузкой", расположенной в положении первичного фокуса и включающей в себя SAC и приборы первичного фокуса. Принцип его работы аналогичен радиотелескопу Аресибо. Хотя это приводит к ограниченному окну наблюдений для каждой цели, это значительно упрощает конструкцию главного зеркала по сравнению с полностью управляемым телескопом, перенося сложность на более легкую и компактную систему слежения за полезной нагрузкой, что в целом снижает стоимость строительства телескопа. SALT имеет фиксированный угол зенита 37 градусов, оптимизированный для облаков Магеллана, но благодаря полному диапазону азимутов и небесному вращению SALT имеет доступ к значительной части неба, доступного в обсерватории Сазерленд. Другим следствием такой конструкции является изменение размера входного зрачка во время слежения за целью.

Инструментовка

Инструментарий первого поколения для SALT включает в себя камеру SALT Imaging Camera (SALTICAM), разработанную и построенную Южноафриканской астрономической обсерваторией (SAAO); спектрограф Роберта Стоби (RSS) (первоначально – спектрограф для прямого фокуса, Prime Focus Imaging Spectrograph), многоцелевой спектрограф с длинной щелью и многообъектный спектрограф-спектрополяриметр, разработанный и построенный Университетом Висконсина–Мэдисон, Университетом Ратгерса и SAAO; и спектрограф высокого разрешения (HRS), разработанный Университетом Кантербери (Новая Зеландия). SALTICAM был установлен в начале 2005 года, а RSS – 11 октября 2005 года.

Подключение к Интернету

Телескоп подключен к площадке SAAO в Кейптауне посредством оптоволоконного соединения со скоростью 1 Гбит/с по сети SANREN. SAAO имеет подключение к сети SANREN со скоростью 1 Гбит/с, из которых 30 Мбит/с приходятся на международный сегмент.

Исследования

Исследования, проводимые с помощью SALT в Южно-Африканской астрономической обсерватории, привели к важным открытиям. Используя Большой южноафриканский телескоп, SAAO обладает возможностью получать снимки звезд в быстрой последовательности, словно "моментальные кадры". Он оптимизирован для длин волн и режимов наблюдения, недоступных на других очень больших телескопах. В результате астрономы могут изучать быстроизменяющиеся свойства компактных звезд, в основном, когда они притягивают газ от своих звезд-компаньонов или из окружающего пространства. Значимость этого открытия позволяет обнаруживать черные дыры. Гравитационное поле компактной звезды обычно притягивает газ от звезды-компаньона, что приводит к излучению (особенно рентгеновскому). Ученые использовали это как косвенный способ поиска черных дыр. Еще одним явлением, которое SALT помог астрономам исследовать, является накопление массы на некоторых компактных звездах до взрыва сверхновой, который разрывает их на части, предоставляя ученым сверхновые типа "Ia", используемые для подтверждения ускорения расширения Вселенной. Среди других заметных исследований, проведенных Южно-Африканской астрономической обсерваторией с использованием SALT, – открытие класса звезд, известных как "поляры", или двойные звезды. "Полярная" двойная звездная система состоит из компактной звезды, называемой "белым карликом", объем которой уменьшился примерно в миллион раз по сравнению с Солнцем. Исследования с использованием SALT показали, что этим полярным двойным звездным системам требуется всего полтора часа для совершения одного оборота. Кроме того, телескоп SALT позволяет ученым изучать быстрые изменения яркости экзотических звезд. Дальнейшие исследования с использованием SALT помогли астрономам изучить структуру и эволюцию нашей галактики, включая квазары, Магеллановы облака, галактическую структуру и звездную астрофизику. SALT опубликовал свои первые цветные изображения, что ознаменовало достижение "первого света". Это также стало дебютом полностью функционирующей камеры SALTICAM – цифровой камеры стоимостью 600 000 долларов, разработанной и созданной специально для SALT.

Туризм

Несмотря на первоначальные оценки SAAO о том, что SALT привлечет до 30 000 туристов в Сазерленд, телескоп пока привлек лишь около 14 000 посетителей в год, что, тем не менее, способствовало созданию как минимум 300 рабочих мест в городе с населением 5000 человек.