Największe teleskopy na świecie – oto ziemskie okna na Wszechświat

Czy jesteśmy sami we Wszechświecie? To pytanie ludzkość zadaje sobie od zarania dziejów. Nie ma prawdopodobnie astronoma, który nie chciałby poznać odpowiedzi na to pytanie. Jak jedna szukać życia we Wszechświecie? Jak obserwować to, co jeszcze przez długi czas będzie dla nas nieosiągalne – odległe gwiazdy, galaktyki, egzoplanety? O ich istnieniu najprawdopodobniej nie wiedzielibyśmy, gdyby nie potężne teleskopy astronomiczne – nasze okna na Wszechświat – zbudowane w różnych częściach Ziemi.

Świat teleskopów optycznych jest bardzo obszerny. Na świecie buduje się wiele rodzajów urządzeń, od prostych przyrządów optycznych służących do podziwiania krajobrazu, po złożone i skomplikowane modele astronomiczne (teleskopy zwierciadlane jak np. Kosmiczny Teleskop Hubble’a). Wiele używanych na świecie teleskopów o przeznaczeniu astronomicznym to sprzęt amatorski będący w prywatnych rękach miłośników astronomii. Są jednak i takie teleskopy, których koszt budowy sięga milionów dolarów, ale zyski naukowe czerpane z obserwacji nimi prowadzonych są bezcenne.

• Zobacz również | Skafandry, dzięki którym ludzkość sięgnie gwiazd

Pierwszy praktyczny teleskop zbudował w 1608 r. w Niderlandach, a rok później ulepszył go Galileusz. Każdy teleskop optyczny pozwala otrzymywanie wiernego, maksymalnie jasnego obrazu badanego wycinka nieba lub obiektu astronomicznego. Wkomponowanie w teleskop zwierciadła lub soczewki o dużej średnicy pozwala na wychwycenie rozproszonego światła generowanego przez odległe obiekty. Dzięki temu jest możliwa obserwacja i rejestracja fotograficzna nawet słabo widocznych obiektów.

Teleskopy optyczne dzieli się na refraktory i reflektory. Podział wynika ze zjawiska – załamania lub odbicia – które jest wykorzystywane do skupienia dających obraz promieni. Do fotografowania nieba naukowcy wykorzystują teleskopy, w których zwierciadła główne są sferyczne, a wady optyczne niweluje się poprzez umieszczenia drodze światła asferycznej lub wypukło-wklęsłej soczewki. Teleskopy astronomiczne są zazwyczaj montowane tak, by mogły obracać się wokół 2 osi. W montażu paralaktycznym jedna z osi skierowana jest na biegun nieba (oś rektascencji),a druga jest prostopadła (oś deklinacji). Teraz coraz częściej stosuje się montaż azymutalny, który koryguje jednocześnie obie osie. W tym przypadku żadna oś nie jest skierowana na biegun nieba – oś azymutu wskazuje zenit, zaś oś prostopadła do niej – wysokość nad horyzontem.

• Zobacz również | Kto zabierze nas w kosmos?

W związku z tym, że atmosfera ziemska dosyć wyraźnie obniża jakość uzyskiwanych obrazów, teleskopy astronomiczne umieszcza się w obserwatoriach położonych wysoko w górach, z dala od świateł miast. Najlepszym miejscem do umieszczenia teleskopu astronomicznego jest orbita okołoziemska, gdzie też od 1990 r. stacjonuje Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Ale ponieważ wielkość teleskopów kosmicznych jest wyraźnie ograniczana dostępnymi środkami transportowymi, a ich serwis na orbicie jest niezwykle skomplikowany, poszukuje się innych rozwiązań, mających na celu eliminację wpływu atmosfery.

Jakie są najpotężniejsze teleskopy astronomiczne i gdzie na Ziemi można je znaleźć?

Gran Telescopio Canarias (GTC)

Gran Telescopio Canarias, zwany również pod nazwą GranTeCan i skrótem GTC to obecnie największy teleskop pracujący w zakresie światła widzialnego i bliskiej podczerwieni z tzw. optyką aktywną. Pozwala ona na szybkie dostosowanie kształtu optycznych elementów korygujących do turbulencji w atmosferze ziemskiej, tak by zminimalizować rozmycie obrazu wywołane drganiem powietrza. Teleskop znajduje się w Obserwatorium Roque de los Muchachos na jednej z Wysp Kanaryjskich – La Palma – na wysokości 2267 m n.p.m. Budowę teleskopu zakończono w 2008 r., a oficjalna ceremonia otwarcia odbyła się 24 lipca 2009 r. Jest to wspólny projekt kilku instytucji z Hiszpanii, Meksyku i Florydy. GTC ma zwierciadło złożone z segmentów, a jego średnica wynosi 10,4 m.

Teleskop Kecka

Bliźniacze teleskopy Kecka (Keck I i Keck II) są jednymi z największych na świecie teleskopów optycznych. Pracują one zakresie światła widzialnego i podczerwieni, podobnie jak GTC z optyką aktywną. Teleskopy są oddalone od siebie o 85 m i znajdują się w obserwatorium Mauna Kea na Hawajach na wysokości 4145 m n.p.m. Mają zwierciadła segmentowe o średnicy 10 m, które zbudowane są z 36 ściśle przylegających do siebie sześciokątnych płytek o grubości 8 cm każdy. Połączone ze sobą, teleskopy tworzą interferometr Kecka który w takiej postaci jest największym teleskopem na Ziemi.

Wielki Teleskop Południowoafrykański (SALT)

Wielki Teleskop Południowoafrykański (Southern African Large Telescope – SALT) jest największym pojedynczym teleskopem optycznym na półkuli południowej, zbudowanym w RPA we współpracy z zespołem międzynarodowym. Polski wkłąd w teleskop wynosi 11%. Teleskop znajduje się kilkanaście km na wschód od miejscowości Sutherland, 370 km od Kapsztadu. Obserwatorium znajduje się na wysokości 1759 m n.p.m., a okres bezchmurny w tym rejonie wynosi 300 dni w roku. Oficjalne otwarcie obserwatorium odbyło się 10 listopada 2005 r. SALT ma sześcioboczne zwierciadło, które mierzy od boku do boku po 11 m i składa się z 91 mniejszych zwierciadeł o średnicy 1,2 m. Dzięki nim można prowadzić obserwacje w zakresie długości fal 320-1700 nm.

Teleskop Hobby-Eberly (HET)

Teleskop Hobby-Eberly (Hobby-Eberly Telescope – HET) to czwarty pod względem średnicy lustra głównego (9,2 m) teleskop optyczny na świecie. Wspomniany wcześniej SALT jest kopią HET, który został uruchomiony w 1996 r. Nad budową obserwatorium czuwało Centrum Marshalla, jedna z filii NASA. Teleskop znajduje się w Obserwatorium McDonalda niedaleko Fort Davis w Teksasie na górze Mount Fowlkes na wysokości 2026 m n.p.m. HET został zaprojektowany tak, aby zbierać jak największą ilość światła, szczególnie na potrzeby spektroskopii, przy jak najmniejszych kosztach powstania. Teleskop może prowadzić obserwacje obiektów ponad 70% powierzchni nieba widocznego z Obserwatorium McDonalda. Teleskop ten pozwala zobaczyć i zbadać widmo nawet bardzo słabych obiektów, jest on wykorzystywany m.in. do poszukiwania planet pozasłonecznych metodą prędkości radialnych.

Large Binocular Telescope (LBT)

Large Binocular Telescope (LBT) to wielki, podwójny teleskop pracujący w zakresie światła widzialnego i bliskiej podczerwieni. Także w nim zastosowano tzw. optykę aktywną. Teleskop został zbudowany przez LBT Consortium przy współpracy instytutów i uczelni z Włoch, Niemiec i USA – budowę zakończono w 2004 r. Teleskop znajduje się w Międzynarodowym Obserwatorium na górze Mount Graham w Arizonie na wysokości 3221 m n.p.m. Oba zwierciadła wchodzące w skład LBT są monolityczne, o średnicy 8,4 m każde.

Teleskop Subaru

Teleskop Subaru to japoński teleskop pracujący w zakresie światła widzialnego i podczerwieni z optyką aktywną. Podobnie jak wiele innych tego typu obiektów, znajduje się on w obserwatorium Mauna Kea na Hawajach na wysokości 4139 m n.p.m., niedaleko Teleskopów Kecka. Subaru ma zwierciadło monolityczne o średnicy 8,3 m, które składa się z 55 sześciokątnych segmentów wspomaganych przez 261 siłowników kompensujących ewentualne odkształcenia zwierciadła. Teleskop Subaru został ukończony w 1998 r. Od grudnia 2000 r. teleskop jest dostępny dla międzynarodowej społeczności astronomów.

Very Large Telescope (VLT)

Very Large Telescope to jedno z najbardziej niezwykłych laboratoriów naukowych na świecie. W Obserwatorium Paranal na wzgórzu Cerro Paranal na wysokości 2635 m n.p.m. w północnej części Chile stoją cztery majestatyczne teleskopy optyczne z optyką aktywną i adaptatywną o średnicy 8,2 m. W grupie VLT działają jak interferometr – Very Large Telescope Interferometer (VLTI), a ich działanie uzupełniają cztery przestawne teleskopy optyczne o średnicy 1,8 m. Co ciekawe, duże teleskopy mają własne nazwy: Kueyen, Melipal, Yepun i Antu. W obserwatorium można prowadzić badania osobno na teleskopach oraz zbiorowo na VLTI. Pierwszy teleskop (Antu) zyskał pierwsze światło w 1998 r., a ostatni (Yepun) we wrześniu 2000 r.

Obserwatorium Gemini

Obserwatorium Gemini składa się z dwóch 8,1-metrowych teleskopów optycznych, które znajdują się w dwóch różnych miejscach Ziemi. Bliźniacze jednostki zostały skonstruowane przez międzynarodowe konsorcjum, którego centrala znajduje się w Hilo na Hawajach. Gemini North znajduje się na Mauna Kea, na Hawajach. Pierwsze obserwacje wykonał w 1999 r. Gemini South znajduje się na wysokości 2500 m n.p.m. na górze Cerro Pachon w chilijskich Andach. Bardzo rzadko pojawiają się tu chmury, co sprzyja obserwacjom. Pierwsze obserwacje z wykorzystaniem Gemini South miały miejsce w 2000 r. Bliźniacza konstrukcja teleskopów sprawia, że w pełni pokrywają one obie półkule. Teleskopy Gemini pozwalają na prowadzenie obserwacji w świetle widzialnym oraz podczerwieni. Teleskopy można obsługiwać zdalnie, nawet przez Internet, a dzienny koszt utrzymania tak zaawansowanej technologii to blisko 33000$.

Gdzie spojrzymy jutro?

Przyszłość teleskopów optycznych to materiał na odrębny artykuł. Należy pamiętać, że astronomia stale się rozwija, a plany budowy kolejnych, jeszcze bardziej zaawansowanych, jeszcze droższych „okien na Wszechświat” to potwierdzają. Warto w tym miejscu przytoczyć choćby Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (następcę Hubble’a) czy Ogromnie Wielki Teleskop Europejski (E-ELT). Dzięki nim być może pewnego dnia sięgniemy gwiazd.