Extrémně velký dalekohled

Extrémně velký dalekohled ( - ELT, dříve Evropský extrémně velký dalekohled) je připravovaný největší dalekohled na světě. Na hoře Cerro Armazones v severní Chile jej staví Evropská jižní observatoř (ESO). Jeho základní kámen byl položen v květnu 2017; s uvedením do provozu se počítá po roce 2028.

Dalekohled má mít průměr hlavního zrcadla 39,3 m (dosud největší jednotlivý dalekohled na světě Gran Telescopio Canarias má zrcadlo velké 10,4 m). Bude složeno z 798 šestiúhelníkovitých segmentů o průměru 1,4 m. +more Systém bude vybaven aktivní optikou, která bude korigovat obraz při náklonu zrcadla nebo při změně teploty, a adaptivní optikou, která bude reagovat na chvění zemské atmosféry. Kupole, v které bude dalekohled umístěn, bude mít průměr 86 m a výšku 74 m.

Přístroj bude určen k pozorování v oblastech od viditelného světla po střední infračervené vlnové délky. Vzhledem k tomu, že půjde o výrazně větší dalekohled než dosavadní, očekávají se od něj objevy ve většině odvětví astronomie, především v hledání exoplanet a protoplanetárních systémů, v zkoumání povahy a rozložení temné hmoty a temné energie nebo objevy týkající se formování a evoluce největších struktur vesmíru.

Popis

+more85'>Schéma optické konfigurace dalekohledu se zrcadly M1 až M5. F - Nasmythovo ohnisko. Systém bude určen k pozorování v oblastech od viditelného světla po střední infračervené vlnové délky. Plánovaná životnost zařízení je nejméně 30 let.

Dalekohled bude ovládán z řídící místnosti z vedlejší observatoře Paranal, kde bude působit také vědecký personál. Obě observatoře budou propojeny optickými kabely. +more Na observatoři Cerro Amazones bude především technický personál dalekohledu, zařízení pro pokovování zrcadel, místní dílny, ostraha apod.

Zrcadla dalekohledu

Dalekohled bude využívat novou optickou koncepci s celkem pěti zrcadly. Tento počet zrcadel (současné velké dalekohledy mají obvykle tři zrcadla) byl zvolen především kvůli zkrácení celkové délky dalekohledu. +more * Primární zrcadlo bude složeno z 798 šestiúhelníkovitých segmentů o průměru 1,4 m a tloušťce 5 cm, které dohromady představují odraznou plochu o celkové velikosti 978 m². Vnější průměr soustavy bude 39,3 m, uvnitř bude prostor bez zrcadel o průměru 10,4 m. Systém bude vybaven aktivní optikou, která bude korigovat tvar zrcadla při náklonu nebo při změně teploty. Zrcadla budou vyrobena ze Zeroduru, sklokeramického materiálu s velmi nízkou tepelnou roztažností, který zaručuje zachování tvaru zrcadla i při větších změnách teploty. Povrch zrcadla bude vybroušen s přesností 15 nm a pokoven vrstvou stříbra nebo hliníku. Kromě 798 segmentů zrcadla, které budou umístěny v dalekohledu, bude vyrobeno ještě 133 záložních, které budou použity především k náhradě těch segmentů hlavního zrcadla, u kterých se zhorší odrazivost. U vyměněných prvků se odstraní kovová vrstva a opět se nanese nová. Počítá se s tím, že toto pokovování bude probíhat v servisním středisku na úpatí hory Cerro Armazones, na které bude dalekohled umístěn.

* Sekundární zrcadlo bude monolitické o průměru 4,2 m. S tímto průměrem půjde o největší sekundární zrcadlo v dalekohledu a také o největší konvexní zrcadlo, jaké kdy bylo vyrobeno. +more Je vyrobeno také ze Zeroduru.

* Třetí zrcadlo, umístěné ve volném prostoru uprostřed primárního zrcadla, bude mít průměr 3,8 m.

* Čtvrté zrcadlo bude umístěno také v optické ose dalekohledu, bude rovinné a bude vybaveno systémem adaptivní optiky, která má odstraňovat zhoršení kvality a rozmazání obrazu hvězd způsobené chvěním vzduchu. Jeho účelem bude odrážet obraz mimo hlavní osu dalekohledu na páté zrcadlo.

* Páté zrcadlo přivede obraz mimo vlastní dalekohled k měřícím přístrojům, které budou umístěny po stranách hlavního zrcadla v tzv. Nasmythově ohnisku.

Lasery

Pro systém adaptivní optiky bude mít dalekohled k dispozici šest laserů, které budou ve výšce asi 90 km vytvářet umělé sodíkové hvězdy, podle jejichž obrazu bude korigován tvar čtvrtého zrcadla. Půjde o lasery produkující žluté světlo o vlnové délce 589 nm. +more Pro funkci dalekohledu jsou nutné čtyři z nich, další dva jsou potřebné pro některé vědecké přístroje.

Konstrukce

Hlavní nosná konstrukce dalekohledu by měla vážit asi 2 800 tun. Kupole dalekohledu bude mít průměr 86 m a výšku 74 m. +more Bude polokulovitá s dvěma zakřivenými, bočně otevíranými dveřmi. Je navržena tak, aby byl dalekohled schopen pozorovat objekty od výšky 20° nad horizontem až k zenitu. Celá stavba zabírá plochu odpovídající fotbalovému hřišti.

Při návrhu konstrukce přístroje byla věnována pozornost i ochraně přístroje proti zemětřesení. Místo stavby leží - podobně jako většina území Chile - nedaleko místa styku dvou tektonických desek: Jihoamerické desky a desky Nazca. +more Proto jsou zde zemětřesení častá.

Přístroje

Kamera MICADO +morejpg|náhled'>Spektrograf HARMONI.

V ohniscích dalekohledu bude k dispozici několik přístrojů k zaznamenávání obrazu nebo k měření vlastních vědeckých dat. * MICADO - Multi-AO Imaging Camera for Deep Observations: kamera pro blízkou infračervenou oblast (vlnové délky 0,8-2,4 µm). +more Bude jedním z prvních přístrojů, které budou připraveny při uvedení dalekohledu do provozu. Tuto dvoupatrovou kameru připravuje mezinárodní sdružení sedmi institucí pod vedením německého Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik. Bude umístěna v kryostatu (izolované nádobě chlazené na extrémně nízkou teplotu). Měla by se využít hlavně zobrazování zobrazování detailní struktury galaxií s vysokým rudým posuvem, studiu jednotlivých hvězd v blízkých galaxiích nebo pro zkoumání prostředí s extrémně velkými gravitačními sílami, například blízko supermasivní černé díry uprostřed naší Galaxie. * HARMONI - High Angular Resolution Monolithic Optical and Near-infrared Integral field spectrograph: víceúčelový spektrograf pro viditelné a blízké infračervené záření (0,47-2,45 µm). Tento přístroj by měl být zvlášť vhodný pro pozorování galaxií v raném vesmíru nebo pro detailní snímky exoplanet. * METIS - Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph: kamera a spektrograf pro střední infračervenou oblast (3-20 μm). Bude použit k zkoumání exoplanet, protoplanetárních disků, těles ve sluneční soustavě, aktivních jader galaxií a infračervených galaxií s extrémním rudým posunem. * MAORY - Multi-conjugate Adaptive Optics RelaY for the ELT: modul adaptivní optiky pracující v oblasti vlnových délek 0,8-2,4 μm určený v prvních letech pozorování především pro spolupráci s kamerou MICADO. K vytvoření referenčních hvězd bude využívat šesti sodíkových laserů. Další přístroje - např. spektrograf s vysokým rozlišením HIRES nebo víceobjektový spektrograf MOSAIC - se v roce 2017 nacházely v prvních etapách přípravy (Phase A).

Porovnání

ELT soustředí 100milionkrát více světla než lidské oko, 8milionkrát více než Galileův dalekohled a 26krát více než jeden dalekohled VLT na observatoři Paranal. Získá také více světla než všechny existující 8 až 10 metrové dalekohledy na světě dohromady.

Cíle pozorování

+more5|Porovnání_snímků_z_Hubbleův_vesmírný_dalekohled|Hubbelova_kosmického_dalekohledu_(vlevo),_dalekohledů_Very_Large_Telescope'>VLT s modulem adaptivní optiky (uprostřed) s předpokládaným zobrazením pomocí Extrémně velkého dalekohledu (vpravo) Vzhledem k velikosti dalekohledu se od něj očekávají objevy ve většině odvětví astronomie. Primární by mělo být * hledání exoplanet a protoplanetárních systémů (měl by být schopen pozorovat exoplanety velikosti Země) * zkoumání povahy a rozložení temné hmoty a temné energie * studium formování a evoluce největších struktur vesmíru * zkoumání silné gravitace, základních konstant (např. kosmologické konstanty), struktury časoprostoru apod.

Podle představ z roku 2015 by - i vzhledem k blízké geografické vzdálenosti - měla být výzkumná činnost dalekohledu ELT koordinována s dalekohledy ESO na Observatoři Paranal, především s VLT/VLTI a VISTA.

+more15'>Porovnání velikosti primárního zrcadla ELT (zelené vpravo) s dalšími existujícími i plánovanými dalekohledy.

Porovnání ELT s dalšími největšími dalekohledy

Historie

Dokončení hrubých zemních prací na hoře Cerro Amazones v roce 2015 +morejpg|náhled'>V roce 2018 byla zahájena stavba základů: rýsuje se tvar základů kopule V roce 2023 dosáhla konstrukce kopule konečné výšky Dalekohled vyvíjí od roku 2005 Evropská jižní observatoř. Stalo se tak na základě rozhodnutí rady této organizace, aby „zachovala vůdčí roli evropské astronomie v období mimořádně velkých dalekohledů“. Pro přístroj bylo hledáno několik míst: * V Chile na horách Cerro Ventarrones (2837 m n.  m. ) a Cerro Armazones (3064 m n.  m. ) - obě několik desítek kilometrů od již existující Observatoře Paranal. * na observatoři Roque de los Muchachos (2346 m n.  m. ) na Kanárských ostrovech ve Španělsku, kde už je umístěn mj. dalekohled Gran Telescopio Canarias o průměru 10,4 m, * na hoře Cerro Macon (4653 m n.  m. ) v provincii Salta v severozápadní Argentině, * na Djbel Aklim (2350 m n.  m. ) v pohoří Antiatlas v Maroku. Uvažováno bylo i několik další míst, např. v Antarktidě na vrcholu „Dome C“ (3223 m n.  m. ).

Na jednotlivých místech byly sledovány meteorologické podmínky: zejména síla a směr větru, relativní vlhkost vzduchu a množství aerosolů v ovzduší. Dále byla zkoumána turbulence atmosféry, jas oblohy, seismická pevnost podloží nebo např. +more to, v jaké míře se zde vyskytují kondenzační stopy po tryskových letadlech. Týmy, které zkoumaly vhodná místa, si vzájemně sdílely informace se skupinou, která hledala umístění pro Třicetimetrový dalekohled.

Hlavní kroky projektu

V roce 2005 byla vypracována první studie na dalekohled o průměru zrcadla 100 m - Overwhelmingly Large Telescope (OWL). Po mezinárodním posouzení se tento koncept ukázal jako technicky nereálný. +more V další studii bylo proto zrcadlo zmenšeno na 42 m. ** Projekt OWL nebyl zcela opuštěn a objevily se úvahy o výstavbě dalekohledu ESO o průměru 60-100 m po roce 2050.

* V listopadu 2006 byl tento návrh podroben detailním diskusím na konferenci v Marseille za účasti více než 250 evropských astronomů.

* V roce 2010 byl vybrán vrchol hory Cerro Armazones v severní Chile v nadmořské výšce 3060 m. Pro lokalitu rozhodly především velmi dobré pozorovací podmínky a také blízkost jiné už existující Observatoře Paranal, od které je vzdálena 20 km východně. +more Chilská vláda pro observatoř darovala 189 km² půdy.

* V roce 2011 ESO rozhodla o tom, že se odebere jedna vnější řada šestiúhelníkovitých segmentů hlavního zrcadla a tím se zmenší hlavní zrcadlo na 39,3 m. To snížilo náklady na projekt z 1,275 miliard euro na 1,055 miliard. +more Dosáhlo se toho nejen snížením počtu segmentů, ale i zmenšením velikosti sekundárního zrcadla z 5,9 na 4,2 m, což umožnilo použít lehčí a levnější konstrukci, která jej bude držet. * V roce 2011 také podepsala Česká republika dohodu o svém finančním podílu na výstavbě. V té době se počítalo s uvedením dalekohledu do provozu roku 2020. Plány z roku 2016 posunuly tento termín na rok 2024 až 2025, přerušení výstavby způsobené epidemií covidu-19 pak na rok 2027.

Polotovar prvního segmentu hlavního zrcadla (leden 2018) * V roce 2014 schválila rada ESO vlastní výstavbu dalekohledu. +more K tomuto datu měla zajištěno 90 % potřebných zdrojů. Současně bylo rozhodnuto, že některé části projektu se přesunou do další části, tzv. fáze 2. Jde především o: ** 210 z celkových 798 segmentů zrcadla (půjde o pět nejvnitřnějších řad), ** 133 segmentů, které budou připravovány jako náhradní, ** dva z šesti laserů pro modul adaptivní optiky.

* V roce 2015 byly dokončeny hrubé zemní práce na plošině pro dalekohled na vrcholu hory Cerro Armazones.

* V únoru 2016 podepsala ESO smlouvu se sdružením „ACe Consorcium“ na výstavbu kopule a nosné konstrukce dalekohledu. S částkou 400 milionů euro jde o největší kontrakt v dějinách pozemní astronomie.

* V květnu 2017 byl slavnostně položen základní kámen dalekohledu. Byl také podepsán kontrakt na výrobu hlavního zrcadla a v Německu bylo odlito sekundární zrcadlo dalekohledu. +more a začala stavba základů pro budovu dalekohledu.

* V lednu 2018 byly odlity první segmenty primárního zrcadla. V prosinci bylo oznámeno posunutí termínu pro uvedení do zkušebního provozu (tzv. +more první světlo) z roku 2024 na 2025.

* V polovině roku 2020 byla z důvodů pandemie covidu-19 přerušena výstavba základů budovy dalekohledu. * V červnu 2021 obnovilo italské konsorcium ACe práce na kupoli a dalších hlavních strukturách dalekohledu. +more Zároveň se posunul termín pro uvedení do zkušebního provozu na září 2027.

* V červnu 2023 ohlásilo ESO, že stavba dalekohledu je ve své polovině. Zrcadla M2 a M3 byla tou dobou odlita a leštila se a deformovatelné zrcadlo M4 bylo integrováno do nosné konstrukce. +more Šest laserů, které jsou základní součástí adaptivní optiky dalekohledu, bylo vyrobeno a předáno ESO ke zkouškám. Se zahájením pozorování se počítá v roce 2028.

* V říjnu 2023 byla do základů budovy vložena časová schránka s dokumenty pro budoucí generace. Obsahovala např. +more skleněnou plaketu od bývalé prezidentky Chile Michelle Bachelet Jeriaové, protokolární pero chilské vlády, kresby chilských dětí (krajiny severní Chile, astronomické objekty a dalekohledy ESO) nebo koláže fotografií zaměstnanců ESO.

* V lednu 2024 dorazilo na Observatoř Paranal prvních 18 segmentů hlavního zrcadla.

Odkazy

Poznámky

Reference

Související články

Velký Magellanův dalekohled * Třicetimetrový dalekohled

Externí odkazy

[url=http://www.eso.org/public/teles-instr/e-elt.html]ELT[/url] na stránkách Evropské jižní observatoře *

Kategorie:Astronomické dalekohledy Kategorie:Hvězdárny v Chile Kategorie:Evropská jižní observatoř