Tín dụng hình ảnh: Song Tử
Đối với các nhà đầu tư đang tìm kiếm điều chắc chắn tiếp theo, lớp tráng bạc trên gương kính viễn vọng 8 mét của Gemini South có vẻ giống như một bí mật trong nhà để đầu tư vào kim loại có giá trị này để kiếm lợi nhuận khổng lồ. Tuy nhiên, hóa ra chiếc gương khổng lồ này cần ít hơn hai ounce (50 gram) bạc, gần như không đủ để đăng ký trên thị trường kim loại quý. Lợi nhuận thực sự của khoản đầu tư sáng bóng của Gemini thang là cách nó cung cấp độ nhạy chưa từng thấy từ mặt đất khi nghiên cứu các vật thể ấm trong không gian.
Lớp phủ mới - lớp đầu tiên thuộc loại bề mặt của một chiếc gương thiên văn rất lớn - là một trong những bước cuối cùng để biến Gemini thành kính viễn vọng hồng ngoại mạnh nhất trên hành tinh của chúng ta. Không có gì phải bàn cãi rằng với lớp phủ này, kính viễn vọng Gemini South sẽ có thể khám phá các khu vực hình thành sao và hành tinh, các lỗ đen ở trung tâm các thiên hà và các vật thể khác đã lảng tránh các kính viễn vọng khác cho đến bây giờ, Charlie telesco của Đại học Florida, người chuyên nghiên cứu các khu vực hình thành sao và hành tinh trong vùng hồng ngoại giữa.
Che gương Gemini bằng bạc sử dụng một quá trình được phát triển qua nhiều năm thử nghiệm và thử nghiệm để tạo ra một lớp phủ đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của nghiên cứu thiên văn. Kỹ sư quang học của Gemini, Maxime Boccas, người giám sát sự phát triển của lớp phủ gương cho biết, tôi đoán bạn có thể nói rằng sau nhiều năm làm việc chăm chỉ để xác định và điều chỉnh lớp phủ tốt nhất, chúng tôi đã tìm thấy lớp lót bạc của chúng tôi!
Hầu hết các gương thiên văn được phủ bằng nhôm bằng cách sử dụng quá trình bay hơi, và yêu cầu phải nhìn lại sau mỗi 12-18 tháng. Vì gương Song Tử sinh đôi được tối ưu hóa để xem các vật thể ở cả bước sóng quang và hồng ngoại, nên một lớp phủ khác được chỉ định. Lập kế hoạch và thực hiện quy trình phủ bạc cho Song Tử bắt đầu bằng việc thiết kế các buồng phủ đôi rộng 9 mét đặt tại các cơ sở quan sát ở Chile và Hawaii. Mỗi nhà máy sơn phủ (ban đầu được xây dựng bởi Đài thiên văn Hoàng gia Greenwich ở Anh) kết hợp các thiết bị được gọi là Magnetron để phun ra một lớp phủ trên gương. Quá trình phún xạ là cần thiết khi áp dụng các lớp phủ nhiều lớp trên gương Song Tử để kiểm soát chính xác độ dày của các vật liệu khác nhau được lắng đọng trên bề mặt gương. Một quy trình phủ tương tự thường được sử dụng cho kính kiến trúc để giảm chi phí điều hòa không khí và tạo ra sự phản chiếu thẩm mỹ và màu sắc cho kính trên các tòa nhà, nhưng đây là lần đầu tiên nó được áp dụng cho gương kính viễn vọng thiên văn lớn.
Lớp phủ được xây dựng thành một chồng gồm bốn lớp riêng biệt để đảm bảo rằng bạc bám vào đế thủy tinh của gương và được bảo vệ khỏi các yếu tố môi trường và phản ứng hóa học. Như bất cứ ai có đồ dùng bằng bạc đều biết, xỉn màu bạc làm giảm sự phản xạ ánh sáng. Sự xuống cấp của một lớp phủ không được bảo vệ trên gương kính viễn vọng sẽ có tác động sâu sắc đến hiệu suất của nó. Các thử nghiệm được thực hiện tại Gemini với hàng chục mẫu gương nhỏ trong vài năm qua cho thấy lớp phủ bạc được áp dụng cho gương Gemini phải có độ phản chiếu cao và có thể sử dụng được ít nhất một năm giữa các lần sơn.
Ngoài gương chính lớn, gương thứ cấp kính viễn vọng 1 mét và gương thứ ba hướng ánh sáng vào các dụng cụ khoa học cũng được phủ bằng cách sử dụng lớp phủ bạc được bảo vệ tương tự. Sự kết hợp của ba lớp phủ gương này cũng như các cân nhắc thiết kế khác đều chịu trách nhiệm cho sự gia tăng đáng kể độ nhạy của Gemini, đối với bức xạ hồng ngoại nhiệt.
Một thước đo quan trọng của hiệu suất của kính viễn vọng trong hồng ngoại là độ phát xạ của nó (lượng nhiệt thực sự tỏa ra so với tổng lượng mà nó có thể phát ra theo lý thuyết) trong phần nhiệt hoặc trung hồng ngoại của phổ. Những phát thải này dẫn đến một tiếng ồn nền mà các nguồn thiên văn phải được đo. Gemini có tổng phát xạ nhiệt thấp nhất so với bất kỳ kính viễn vọng thiên văn lớn nào trên mặt đất, với giá trị dưới 4% trước khi nhận được lớp phủ bạc. Với lớp phủ mới này, độ phát xạ của Gemini South sẽ giảm xuống còn khoảng 2%. Ở một số bước sóng, điều này có tác dụng tương tự đối với độ nhạy khi tăng đường kính của kính thiên văn Gemini từ 8 lên hơn 11 mét! Kết quả là sự gia tăng đáng kể về chất lượng và số lượng dữ liệu hồng ngoại của Gemini, cho phép phát hiện các vật thể bị mất trong tiếng ồn do nhiệt phát ra từ kính viễn vọng. Thông thường trong số các kính thiên văn trên mặt đất khác có giá trị phát xạ vượt quá 10%
Quy trình hồi quy đã được thực hiện thành công vào ngày 31 tháng 5 và gương chiếu hậu Gemini South mới được lắp đặt lại và hiệu chỉnh trong kính viễn vọng. Các kỹ sư hiện đang thử nghiệm các hệ thống trước khi đưa kính viễn vọng trở lại hoạt động đầy đủ. Gương Bắc Gemini trên Mauna Kea sẽ trải qua quá trình phủ tương tự trước khi kết thúc năm nay.
Tại sao bạc?
Lý do các nhà thiên văn học muốn sử dụng bạc vì bề mặt trên gương của kính viễn vọng nằm ở khả năng phản xạ một số loại bức xạ hồng ngoại hiệu quả hơn nhôm. Tuy nhiên, nó không chỉ là lượng ánh sáng hồng ngoại được phản xạ mà còn là lượng bức xạ thực sự phát ra từ gương (độ phát xạ nhiệt của nó) làm cho bạc trở nên hấp dẫn. Đây là một vấn đề quan trọng khi quan sát ở vùng giữa hồng ngoại (nhiệt) của quang phổ, về cơ bản là nghiên cứu nhiệt từ không gian. Ưu điểm chính của bạc là nó làm giảm tổng lượng phát xạ nhiệt của kính thiên văn. Điều này lần lượt làm tăng độ nhạy của các thiết bị hồng ngoại giữa trên kính viễn vọng và cho phép chúng ta nhìn thấy các vật thể ấm như các vườn ươm sao và hành tinh tốt hơn đáng kể ,? Scott Fisher, một nhà thiên văn học hồng ngoại ở Gemini nói.
Lợi thế đến ở một mức giá tuy nhiên. Để sử dụng bạc, lớp phủ phải được áp dụng trong nhiều lớp, mỗi lớp có độ dày rất chính xác và đồng đều. Để làm điều này, các thiết bị được gọi là từ tính được sử dụng để áp dụng lớp phủ. Chúng hoạt động bằng cách bao quanh một tấm kim loại cực kỳ tinh khiết (được gọi là mục tiêu) với một đám mây khí plasma (argon hoặc nitơ) đánh bật các nguyên tử ra khỏi mục tiêu và đặt chúng đồng đều trên gương (quay chậm dưới nam châm). Mỗi lớp cực kỳ mỏng; với lớp bạc chỉ dày khoảng 0,1 micron hoặc độ dày khoảng 1/200 sợi tóc. Tổng lượng bạc lắng đọng trên gương xấp xỉ bằng 50 gram.
Nghiên cứu nhiệt bắt nguồn từ không gian
Một số vật thể hấp dẫn nhất trong vũ trụ phát ra bức xạ ở phần hồng ngoại của quang phổ. Thường được mô tả là bức xạ nhiệt, đèn hồng ngoại có màu đỏ hơn ánh sáng đỏ mà chúng ta nhìn thấy bằng mắt. Các nguồn phát ra trong các bước sóng này được các nhà thiên văn học tìm kiếm vì hầu hết các bức xạ hồng ngoại của chúng có thể xuyên qua các đám mây bụi che khuất và tiết lộ bí mật nếu không che khuất tầm nhìn. Chế độ bước sóng hồng ngoại được chia thành ba vùng chính, gần, trung và xa hồng ngoại. Hồng ngoại gần như vượt xa những gì mắt người có thể nhìn thấy (đỏ hơn đỏ), hồng ngoại giữa (thường được gọi là hồng ngoại nhiệt) biểu thị các bước sóng ánh sáng dài hơn thường liên quan đến các nguồn nhiệt trong không gian và hồng ngoại xa đại diện cho các vùng lạnh hơn.
Lớp phủ bạc Gemini sẽ cho phép cải thiện đáng kể nhất trong phần hồng ngoại nhiệt của quang phổ. Các nghiên cứu trong phạm vi bước sóng này bao gồm các khu vực hình thành sao và hành tinh, với nghiên cứu mạnh mẽ nhằm tìm hiểu làm thế nào hệ mặt trời của chúng ta hình thành khoảng năm tỷ năm trước.
Nguồn gốc: Gemini News phát hành
