Như Carl Sagan đã nói, Hiểu Hiểu là cực lạc. Nhưng để hiểu được Vũ trụ, chúng ta cần những cách tốt hơn và tốt hơn để quan sát nó. Và điều đó có nghĩa là một điều: kính thiên văn lớn, to lớn, khổng lồ.
Trong loạt bài này, chúng tôi sẽ xem xét sáu Siêu kính thiên văn đang được chế tạo:
- Kính thiên văn Magellan khổng lồ
- Kính thiên văn lớn áp đảo
- Kính thiên văn 30 mét
- Kính thiên văn cực lớn châu Âu
- Kính thiên văn khảo sát khái quát lớn
- Kính viễn vọng không gian James Webb
- Kính thiên văn khảo sát hồng ngoại trường rộng
Kính thiên văn Ba mươi mét (TMT) đang được chế tạo bởi một nhóm các quốc gia và tổ chức quốc tế, giống như rất nhiều Kính viễn vọng Siêu lớn. Trên thực tế, họ đã tự hào khi chỉ ra rằng tập đoàn quốc tế đằng sau TMT chiếm gần một nửa dân số thế giới; Trung Quốc, Ấn Độ, Hoa Kỳ, Nhật Bản và Canada. Dự án cần nhiều đối tác để hấp thụ chi phí; ước tính 1,5 tỷ đô la.
Trái tim của bất kỳ Kính viễn vọng Siêu thế giới nào là gương chính và TMT cũng không khác. Gương chính cho TMT, rõ ràng, đường kính 30 mét. Nó có một thiết kế phân đoạn gồm 492 gương nhỏ hơn, mỗi gương là một hình lục giác 1,4 mét.
Khả năng thu thập ánh sáng của TMT sẽ gấp 10 lần so với Kính thiên văn Keck và hơn 144 lần so với Kính thiên văn vũ trụ Hubble.
Nhưng TMT không chỉ là một thùng ánh sáng khổng lồ. Nó còn vượt trội với các khả năng khác xác định hiệu quả của siêu kính viễn vọng. Một trong số đó là cái mà người ta gọi là độ phân giải không gian hạn chế nhiễu xạ (DLSR).
Khi kính viễn vọng hướng vào các vật thể ở xa xuất hiện gần nhau, ánh sáng từ cả hai có thể tán xạ đủ để làm cho hai vật thể xuất hiện như một. Độ phân giải không gian hạn chế nhiễu xạ có nghĩa là khi phạm vi observ đang quan sát một ngôi sao hoặc vật thể khác, không có ánh sáng nào từ vật thể đó bị tán xạ bởi các khuyết tật trong kính viễn vọng. TMT sẽ dễ dàng phân biệt các đối tượng gần nhau hơn. Khi nói đến DLSR, TMT sẽ vượt Keck theo hệ số 3 và sẽ vượt qua Hubble theo hệ số 10 ở một số bước sóng.
Quan trọng đối với chức năng của các gương lớn, được phân đoạn như TMT là quang học hoạt động. Bằng cách kiểm soát hình dạng và vị trí của từng phân đoạn, quang học chủ động cho phép gương chính bù cho những thay đổi về gió, nhiệt độ hoặc ứng suất cơ học trên kính viễn vọng. Nếu không có quang học tích cực và quang học thích ứng công nghệ chị em của nó, bù cho nhiễu loạn khí quyển, bất kỳ kính viễn vọng nào lớn hơn khoảng 8 mét sẽ không hoạt động đúng.
TMT sẽ hoạt động ở các bước sóng cực tím, có thể nhìn thấy và gần hồng ngoại. Nó sẽ nhỏ hơn Kính thiên văn cực lớn châu Âu (E-ELT), sẽ có gương chính 39 mét. E-ELT sẽ hoạt động ở bước sóng quang và hồng ngoại.
Kính thiên văn siêu thế giới của thế giới là những người khổng lồ. Không chỉ ở kích thước gương của họ, mà cả về khối lượng của chúng. Khối lượng di chuyển của TMT sẽ là khoảng 1.420 tấn. Di chuyển TMT một cách nhanh chóng là một phần trong thiết kế của TMT, bởi vì nó phải đáp ứng nhanh chóng khi một thứ gì đó như siêu tân tinh được phát hiện. Trường hợp khoa học chi tiết yêu cầu TMT có được mục tiêu mới trong vòng 5 đến 10 phút.
Điều này đòi hỏi một hệ thống máy tính phức tạp để phối hợp các dụng cụ khoa học, gương, quang học hoạt động và quang học thích ứng. Đây là một trong những thách thức ban đầu của dự án TMT. Nó sẽ cho phép TMT phản ứng với các hiện tượng thoáng qua như siêu tân tinh khi được phát hiện bởi các kính thiên văn khác như Kính thiên văn Khảo sát khái quát lớn.
TMT sẽ điều tra hầu hết các câu hỏi quan trọng trong thiên văn học và vũ trụ học ngày nay. Dưới đây, tổng quan về các chủ đề chính mà TMT sẽ giải quyết:
- Bản chất của vật chất tối
- Vật lý của các vật thể cực đoan như sao neutron
- Các thiên hà sớm và Reionization vũ trụ
- Hình thành thiên hà
- Lỗ đen siêu lớn
- Khám phá dải ngân hà và các thiên hà gần đó
- Sự ra đời và cuộc sống sớm của các ngôi sao và các hành tinh
- Khoa học miền thời gian: Siêu tân tinh và Gamma Ray Bursts
- Các hành tinh ngoại
- Hệ mặt trời của chúng ta
Đây là một danh sách toàn diện các chủ đề, để chắc chắn. Nó để lại rất ít, và là một minh chứng cho sức mạnh và hiệu quả của TMT.
Sức mạnh thô của TMT không phải là vấn đề. Khi đi vào hoạt động, nó sẽ thúc đẩy sự hiểu biết của chúng ta về Vũ trụ trên nhiều mặt trận. Nhưng vị trí thực tế của TMT vẫn có thể được đặt câu hỏi.
Vị trí ban đầu cho TMT là Mauna Kea, hội nghị thượng đỉnh 4.200 mét ở Hawaii. Mauna Kea là một địa điểm tuyệt vời và là nhà của nhiều kính viễn vọng, đáng chú ý nhất là Đài thiên văn Keck, Kính viễn vọng Gemini, Kính viễn vọng Subaru, Kính viễn vọng Canada-Pháp-Hawaii và Kính viễn vọng James Clerk Maxwell. Mauna Kea cũng là nơi có ăng ten cực tây của Mảng đường cơ sở rất dài.
Tranh chấp giữa một số người Hawaii và TMT đã được ghi nhận rõ ràng ở nơi khác, nhưng khiếu nại cơ bản về TMT là đỉnh Mauna Kea là vùng đất thiêng liêng và họ muốn TMT được xây dựng ở nơi khác.
Các tổ chức đằng sau TMT vẫn muốn nó được xây dựng tại Mauna Kea, và một quy trình pháp lý đang diễn ra xung quanh tranh chấp. Trong quá trình đó, họ đã xác định được một số vị trí thay thế có thể cho kính viễn vọng, bao gồm La Palma ở Quần đảo Canary. Tạp chí Vũ trụ đã liên lạc với Nhà khoa học Đài quan sát TMT, ông Kouthe Dumas, Tiến sĩ, về việc di dời TMT sang một địa điểm khác.
Tiến sĩ Dumas nói với chúng tôi rằng, Ma Ma Kea vẫn là địa điểm ưa thích của TMT vì điều kiện quan sát tuyệt vời của nó và vì sự hợp lực với các cơ sở đối tác TMT khác đã có mặt trên núi. Độ cao rất cao gần 14.000 feet khiến nó trở thành địa điểm thiên văn hàng đầu ở bán cầu bắc. Bầu trời phía trên Mauna Kea rất ổn định, cho phép thu được hình ảnh rất sắc nét. Nó cũng có độ trong suốt tuyệt vời, ô nhiễm ánh sáng thấp và nhiệt độ lạnh ổn định giúp cải thiện độ nhạy cho các quan sát trong vùng hồng ngoại.
Địa điểm thứ cấp ưa thích tại La Palma là nhà của hơn 10 kính viễn vọng khác, nhưng việc di dời đến Quần đảo Canary có ảnh hưởng đến khoa học được thực hiện bởi TMT không? Tiến sĩ Dumas nói rằng khu vực Quần đảo Canary cũng rất tuyệt vời, với các đặc điểm khí quyển tương tự Mauna Kea, bao gồm sự ổn định, minh bạch, bóng tối và một phần của đêm rõ ràng.
Như Tiến sĩ Dumas giải thích, thì La La Palma nằm ở vị trí có độ cao thấp hơn và trung bình ấm hơn Mauna Kea. Hai yếu tố này sẽ làm giảm độ nhạy TMT ở một số bước sóng trong vùng hồng ngoại của phổ.
Tiến sĩ Dumas nói với Tạp chí Vũ trụ rằng sự giảm độ nhạy trong tia hồng ngoại này có thể được khắc phục phần nào bằng cách lên lịch cho các nhiệm vụ quan sát khác nhau. Vấn đề cụ thể này có thể được giảm bớt một phần bằng cách thực hiện lập lịch thích ứng các quan sát TMT, để phù hợp với việc thực hiện các chương trình hồng ngoại đòi hỏi khắt khe nhất với điều kiện khí quyển tốt nhất trên La Palma.
Vào ngày 3 tháng 3, 44 ngày xét xử tại tòa án về TMT đã kết thúc. Vào thời điểm đó, 71 người đã làm chứng và chống lại TMT đang được xây dựng trên Mauna Kea. Những người chống lại kính viễn vọng nói rằng địa điểm này là vùng đất linh thiêng và không nên xây dựng thêm kính viễn vọng nữa. Những người cho TMT đã nói ủng hộ khoa học rằng TMT sẽ cung cấp cho mọi người và các cơ hội giáo dục mà nó sẽ cung cấp cho người Hawaii.
Mặc dù việc xây dựng đã bị trì hoãn và mọi người đã ra tòa để dừng dự án, nhưng có vẻ như TMT chắc chắn sẽ được xây dựng ở đâu đó. Việc tài trợ được thực hiện, thiết kế được hoàn thiện và việc sản xuất các bộ phận đang được tiến hành. Sự chậm trễ có nghĩa là ánh sáng đầu tiên của TMT vẫn chưa chắc chắn, nhưng một khi chúng ta đến đó, TMT sẽ là một người thay đổi trò chơi khác, giống như thế giới Siêu kính viễn vọng khác.
