لن يفتح تلسكوب ماجلان العملاق الضخم الذي يبلغ طوله 25 مترًا (GMT) حقبة جديدة من علم الفلك الأرضي فحسب ، بل سيحصل أيضًا على أول صور أحدث الكون ، والتي ستبدو عليها النجوم كما هي تمامًا ، بدون أشعة حيودعند النظر إلى أعظم صور الكون ، يتم تشغيل ذاكرتنا وخيالنا. يمكننا أن نرى كواكب النظام الشمسي بتفاصيل مذهلة ، وتقع المجرات على بعد ملايين أو حتى مليارات السنين الضوئية منا ، والسدم التي تولد فيها النجوم الجديدة ، والبقايا النجمية التي لها مظهر غريب وحاسم لماضينا الكوني ومستقبل نظامنا الشمسي. لكن الأشياء الأكثر شيوعًا في هذه الصور هي النجوم المتاحة في كل مكان وفي جميع الاتجاهات ، أينما نظرنا ، سواء في درب التبانة أو خارجها. وعلى جميع الصور ، من التلسكوبات الأرضية إلى هابل ، النجوم دائمًا ما تكون أشعة مرئية: هذه قطعة أثرية للصورة الكامنة في تصميم التلسكوبات. نحن نستعد للجيل القادم من التلسكوبات ، ومن بينها تبرز
تلسكوب ماجلان العملاق الذي يبلغ طوله 25 مترًا (GMT): لن يكون لديه سوى
أشعة الحيود هذه.
مجموعة هيكسون المدمجة 31 ، برصاص هابل ، عبارة عن "كوكبة" جميلة من المجرات ، ولكن العديد من النجوم من مجرتنا ، والتي تم تمييزها بواسطة أشعة الحيود ، تبرز في المقدمة. لن تكون هذه الأشعة فقط عند استخدام GMT.يمكن إجراء التلسكوب بعدة طرق ؛ من حيث المبدأ ، من الضروري فقط جمع وتركيز ضوء الكون على مستوى واحد. تم بناء المقاريب المبكرة وفقًا لنوع
الكاسرات ، عندما يمر الضوء الوارد من خلال عدسة كبيرة ويركز على نقطة واحدة يمكن من خلالها إعادة توجيهها إلى العين ، إلى لوحة فوتوغرافية أو (أكثر حداثة) إلى مصفوفة رقمية. لكن قدرات الكاسرات محدودة بشكل أساسي بالحجم المادي لعدسة الجودة المرغوبة. مثل هذه التلسكوبات لا يتجاوز قطرها مترًا. نظرًا لأن جودة الصورة تتحدد من خلال قطر الفتحة ، سواء في الدقة أو في نسبة الفتحة ، فقد خرجت الكاسرات عن الموضة منذ أكثر من 100 عام.
لقد استبدلت التلسكوبات العاكسة منكسرات طويلة ، وحجم المرآة المتاح للإنشاء أكبر بكثير من تلك المتاحة لعدسة ذات جودة مماثلة.لكن مخططًا آخر -
عاكس تلسكوب - يمكن أن يكون أكثر قوة. يمكن للمرآة ذات سطح عاكس بشكل جيد لشكل مناسب أن تركز الضوء الوارد في نقطة واحدة ، وحجم المرآة ، التي يمكن صبها وتلميعها ، أكبر بكثير من حجم العدسة القصوى. يمكن لأكبر عاكسات التلسكوبات أحادية المرآة أن يصل قطرها إلى 8 أمتار ، ويمكن أن يصل تجزئة المرايا إلى أحجام أكبر. حاليا ، أكبر
تلسكوب في العالم هو
تلسكوب الكناري بقطر 10.4 م ، ولكن في العقد القادم ، سيحطم اثنان (وربما ثلاثة) تلسكوبات هذا الرقم القياسي: 25 مترا بتوقيت جرينتش والتليسكوب
الأوروبي الكبير للغاية 39 مترا ، ELT.
الحجم المقارن لمرايا مختلف المقاريب الحالية والمتوقعة. عندما يتم إطلاق GMT ، سيصبح الأكبر في العالم ، أول تلسكوب بصري بقطر 25 مترًا في التاريخ ، ولكن بعد ذلك سيتم حجبه بواسطة ELT. لكن كل هذه المقاريب لها مرايا ، وكلها عاكسات.كل من هذه التلسكوبات عاكسة متعددة الأجزاء ، ويجب أن تعطينا صورًا غير مسبوقة للكون. سيكون ELT أكبر في القطر وعدد الأجزاء ، وكذلك في التكلفة ، ويجب استكماله بعد عدة سنوات من التوربين الغازي. سيكون CGM أصغر في القطر وعدد الأجزاء (على الرغم من أن الأجزاء نفسها ستكون أكبر) ، وأرخص ، وسيتم إكمالها بشكل أسرع. مراحل بنائه كما يلي:
- بدأ حفر حفرة في فبراير 2018 ،
- كونكريت باي - 2019 ،
- تشييد مبنى يحمي تماما من الطقس - 2021 ،
- تسليم التلسكوب - 2022 ،
- تركيب المرايا الرئيسية - بداية عام 2023 ،
- النور الأول - نهاية عام 2023 ،
- البحث العلمي الأول - 2024 ،
- الانتهاء المخطط له من البناء - 2025.
قريبا جدا! ولكن حتى مع هذا الجدول الطموح ، فإن HMT سيكون له ميزة بصرية ضخمة ، ليس فقط على ELT ، ولكن بشكل عام على جميع العاكسات: لن يكون للنجوم التي تطلقها أي أشعة حيود.
ويعتقد أن النجم الذي يسرع سديم الفقاعة إلى الجانبين يمكن أن يكون أكبر 40 مرة من الشمس. انتبه إلى كيفية تداخل أشعة الحيود مع مراقبة الهياكل الأقل سطوعًا القريبة.لا تظهر الأشعة التي اعتدت على رؤيتها على الصور من المراصد مثل تلسكوب هابل بسبب المرآة الرئيسية ، ولكن بسبب الحاجة إلى انعكاسات متتالية تركز الضوء على هدفه النهائي. للقيام بذلك ، تحتاج إلى مكان وإصلاح المرآة الثانوية بطريقة ما ، وإعادة تركيز تدفق الضوء. لا توجد طريقة لتجنب وجود الهياكل الداعمة التي تحمل المرآة الثانوية ، وهي في طريق الضوء. يحدد عدد ومكان الدعامات عدد الأشعة - أربعة لهابل ، وستة لجيمس ويب - ويمكن رؤيتها في جميع الصور.
مقارنة بين أشعة الانعراج لمواقع مختلفة من الرفوف في العاكس. الدائرة الداخلية هي المرآة الثانوية ، الخارجي هو الأساسي ؛ يوضح الجزء السفلي التكوين النهائي للأشعة.كل عاكسات الأرض لها أشعة حيود كهذه ؛ سيكون لهم ELT. سوف تزيد الفجوات بين المرايا السداسية 798 ، على الرغم من حقيقة أن مساحتها لن تزيد عن 1 ٪ من المساحة الإجمالية للمرآة ، من قوة الأشعة. في كل مرة نقوم بتصوير كائن خافت يقع بشكل غير ناجح بالقرب من شيء مشرق - نجم ، على سبيل المثال - ستخرج منا أشعة الانعراج هذه. حتى مع استخدام التصوير بالتبديل ، حيث يتم التقاط صورتين متطابقتين تقريبًا مع نوبة طفيفة ، ويتم طرح واحدة من الأخرى ، فلن يكون من الممكن التخلص من هذه الأشعة تمامًا.
ستكون ELT ، ذات المرآة الرئيسية التي يبلغ قطرها 39 مترًا ، أكبر عين في العالم ثابتة في السماء عندما تبدأ العمل في بداية العقد المقبل. هذا رسم تخطيطي أولي مفصل مع تشريح المرصد بأكمله [قابل للنقر]لكن HMT ، التي تحتوي على سبع مرايا ضخمة يبلغ ارتفاعها ثمانية أمتار مع مرآة واحدة وستة مرايا تقع بشكل متناظر حولها ، تم تصميمها ببراعة للقضاء على أشعة الانعراج هذه. يتم وضع ست مرايا خارجية بحيث تمتد الشقوق الضيقة من حافة منطقة تجميع الضوء إلى المرآة المركزية. يتم دعم المرآة الثانوية بواسطة "أرجل عنكبوتية" رقيقة من الرفوف ، ولكن كل منها يقع بالضبط فوق هذه الفتحات. نظرًا لأن المنشورات لا تمنع الضوء الذي تستخدمه المرايا الخارجية ، فلن تكون هناك أشعة في الصورة.
التوربينات الغازية التي يبلغ ارتفاعها 25 مترًا قيد الإنشاء وستصبح أكبر مرصد أرضي. تم تصميم الدعامات التي تحمل المرآة الثانوية لتناسب بالضبط بين المرايا.ولكن بدلاً من ذلك ، في هذا النمط الفريد - حيث ستكون هناك فجوات بين المرايا والرفوف تتقاطع مع المرآة المركزية - سيتم ملاحظة مجموعة جديدة من القطع الأثرية: مجموعة من الدوائر التي تظهر حول الأجسام الدائرية (
الأقراص الهوائية ) التي ستحيط بكل نجم. ستبدو هذه الدوائر مثل البقع الفارغة في الصورة ، وستظهر في كل مكان بسبب تصميم التلسكوب. ومع ذلك ، ستكون ذات كثافة منخفضة جدًا ، وستظهر لفترة قصيرة ؛ ستملأ هذه الدوائر بالصورة عندما تدور السماء والتلسكوب أثناء الليل ، مما يؤدي إلى تراكم الضوء أثناء التعرض الطويل. بعد 15 دقيقة ، الحد الأدنى من الوقت ، في الواقع ، للحصول على صورة لائقة ، ستختفي هذه الدوائر تمامًا.
يعتبر قلب كتلة أوميجا سنتوري الكروية واحدة من أكثر المناطق كثافة سكانية وتحتوي على نجوم قديمة. ستكون HMT قادرة على تمييز المزيد من النجوم أكثر من أي وقت مضى ، ودون أي أشعة حيود.ونتيجة لذلك ، نحصل على أول تلسكوب من الطراز العالمي قادر على رؤية النجوم كما هي - بدون أشعة حيود! في مخططه سيكون هناك تنازلات صغيرة ، ستتمثل أكبرها في خسارة صغيرة في الفتحة. سيكون القطر المادي للتوربين الغازي 25.4 م ، ومع ذلك ، فإن منطقة جمع الضوء سيكون قطرها "22.5 م" فقط. ومع ذلك ، فإن خسارة صغيرة في الدقة والفتحة أكثر من تعويض قدرات هذا التلسكوب الذي يميزه عن جميع الآخرين.
بعض من أكثر المجرات البعيدة في الكون المرئي ، يمكن رؤيته من خلال مشروع هابل ألترا ديب فيلد. سيتمكن GMT من تصوير كل هذه المجرات بدقة أفضل عشر مرات من دقة هابل.سيكون دقتها من 6 إلى 10 مللي ثانية زاوية ، اعتمادًا على الأطوال الموجية - إنها أفضل بعشر مرات من هابل وحساسة 100 مرة منه. سيكون قادرًا على فحص المجرات البعيدة على مسافات تبلغ عشرة مليارات سنة ضوئية ، وسنكون قادرين على إنشاء منحنيات الدوران الخاصة بهم ، والبحث عن علامات الاندماج ، وقياس المادة المتدفقة منها ، ودراسة مناطق تكوين النجوم وعلامات التأين. سنكون قادرين على رؤية الكواكب الخارجية من نوع الأرض مباشرة ، بما في ذلك
Proxima Centaurus b ، الواقعة على مسافة 30 سنة ضوئية منا. ستكون الكواكب مثل المشتري مرئية على مسافات تصل إلى 300 سنة ضوئية. سنقيس أيضًا معلمات البيئة بين المجرات ونسبة العناصر الكيميائية في كل مكان ننظر إليه. يمكننا أيضًا اكتشاف أقدم الثقوب السوداء الهائلة.
كلما ابتعد عنا مسافة بعيدة عن الثقب الأسود الكوازار أو الكتلة الهائلة ، زادت الحاجة إلى التلسكوب (والكاميرا) لاكتشافه. ستكون ميزة HMT هي القدرة على إجراء التحليل الطيفي لهذه الأجسام البعيدة جدًا بعد اكتشافها.وسنكون قادرين على إجراء قياسات طيفية مباشرة للنجوم الفردية في مجموعات وبيئات مكتظة بالسكان ، ودراسة التفاصيل الهيكلية للمجرات القريبة ومراقبة أنظمة تفصيلية لنجمين وثلاثة وعدة نجوم. وهذا يشمل حتى نجوم في مركز المجرة ، تقع على بعد 25000 سنة ضوئية منا. وكل هذا ، بطبيعة الحال ، بدون أشعة حيود.
توضح الصورة تحسنًا في دقة صورة مركز المجرة بحجم زاوية يبلغ 5 ثوان قوسية - من تلسكوبات كيك مع البصريات التكيفية إلى التلسكوبات المستقبلية مثل HMT. وفقط في HMT ، لن يكون للنجوم أشعة حيود.مقارنة بما نراه اليوم في أفضل المراصد في العالم ، سيفتح الجيل القادم من المقاريب الأرضية مجرة من الحدود الجديدة لنا ، وكسر غطاء الغموض من عالم غير مسبوق. بالإضافة إلى الكواكب والنجوم والغاز والبلازما والثقوب السوداء والمجرات والسدم ، سنلقي نظرة على أشياء وظواهر لم تكن مرئية من قبل. وحتى ننظر إليهم ، لن نعرف بالضبط المعجزات التي أعدها الكون لنا. بفضل مشروع GMT الماكر والمبتكر ، ستفتح لنا الأجسام التي فقدناها بسبب أشعة الحيود للنجوم القريبة الساطعة. علينا أن نراقب كونًا جديدًا بالكامل ، وهذا التلسكوب الفريد سيكشف لنا ما لا يستطيع أحد رؤيته حتى الآن.