مرصد ماكدونالد: البحث عن الطاقة المظلمة

Send

القباب التلسكوبية الكبيرة لمرصد ماكدونالد. في أعلى اليسار ، تقع قبة تلسكوب هوبي إبيرلي على قمة جبل فولكس. في المقدمة ، تقع قبة تلسكوب Otto Struve على اليسار وتلسكوب Harlan J. Smith على اليمين ، على قمة Mount Locke.

(الصورة: © مرصد ماكدونالد)

مرصد ماكدونالد هو موقع فلكي مقره تكساس قدم مساهمات كبيرة في البحث والتعليم لأكثر من 80 عامًا.

تحت إدارة جامعة تكساس في أوستن ، لدى مرصد ماكدونالد العديد من التلسكوبات التي تطفو على ارتفاع 6791 قدمًا (2070 مترًا) فوق مستوى سطح البحر على جبل لوك وجبل فولكس ، وهو جزء من جبال ديفيس في غرب تكساس ، على بعد 450 ميلًا (724 كيلومترات) غرب أوستن. ماكدونالد "تتمتع بأجواء الليل المظلمة لأي مرصد محترف في الولايات المتحدة القارية" ، وفقا ل اصدار جديد صدر بمناسبة الذكرى الثمانين للمرصد.

ماكدونالد موطن لتلسكوب هوبي إبيرلي ، أحد أكبر التلسكوبات البصرية في العالم ، مع مرآة بعرض 36 قدمًا (11 مترًا).

يقدم مركز الزوار جولات نهارية للأراضي والتلسكوبات الكبيرة ومشاهدة الطاقة الشمسية أثناء النهار وبرنامج الشفق في المدرج الخارجي وحفلات النجوم الليلية مع عرض التلسكوب.

المرصد معروف أيضًا ببرنامج StarDate اليومي ، الذي يعمل على أكثر من 300 محطة إذاعية في جميع أنحاء البلاد.

هبة المرصد

فوجئ الحكام من جامعة تكساس عندما فتحوا وصية وليام جونسون ماكدونالد ، وهو مصرفي من باريس ، تكساس ، توفي عام 1926. وقد ترك الجزء الأكبر من ثروته للجامعة لغرض بناء مرصد فلكي . بعد اتخاذ إجراءات المحكمة ، كان حوالي 850،000 دولار (ما يعادل 11 مليون دولار اليوم) متاحًا ، وفقًا لجمعية ولاية تكساس التاريخية.

وقالت الرابطة "يقال أن ماكدونالد يعتقد أن المرصد سيحسن التنبؤ بالطقس وبالتالي يساعد المزارعين على التخطيط لعملهم."

ولكن كان هناك تحديان رئيسيان يجب التغلب عليهما قبل أن تصبح رغبة ماكدونالدز حقيقة. أولاً ، كان المال كافيًا لبناء مرصد ولكن ليس كافيًا لتشغيله ، لذلك ستحتاج الجامعة إلى الحصول على المزيد من الأموال. ثانيًا ، في ذلك الوقت ، لم يكن لدى جامعة تكساس علماء فلك في الكلية ، لذلك كانت بحاجة إلى توظيف فريق من خبراء الفضاء.

لحسن الحظ ، كان لدى جامعة شيكاغو علماء فلك كانوا يبحثون عن تلسكوب آخر لاستخدامه بالإضافة إلى تلسكوب الانكسار في جامعتهم في مرصد يركس. لذا ، أبرم رئيسا الجامعتين صفقة: ستقوم جامعة تكساس ببناء المرصد الجديد ، وستوفر جامعة شيكاغو خبراء لتشغيلها.

التلسكوبات في مرصد ماكدونالد

تم الانتهاء من أول تلسكوب رئيسي في ماكدونالدز - سمي لاحقًا باسم تلسكوب أوتو ستروف بعد أول مدير للمرصد - في عام 1939 ولا يزال قيد الاستخدام اليوم. يبلغ عرض مرآته الرئيسية 82 بوصة (2.08 متر). كان أحد الأغراض الرئيسية لتلسكوب Struve هو تحليل الألوان الدقيقة للضوء القادم من النجوم والأجرام السماوية الأخرى ، لتحديد تركيبها الكيميائي ودرجة حرارتها وخصائص أخرى. للقيام بذلك ، تم تصميم التلسكوب لإرسال الضوء من خلال سلسلة من المرايا إلى مطياف - أداة تفصل الضوء إلى الألوان المكونة له - في غرفة أخرى. وقد تطلب ذلك تركيب التلسكوب على ترتيب غريب من المحاور والأوزان المضادة ، تم تصميمها وبناؤها من قبل شركة Warner & Swasey. "بتركيبتها الفولاذية الثقيلة وإطارها الأسود نصف المفتوح ، فإن Struve ليست مجرد أداة علمية ، بل هي عمل فني" يقول موقع المرصد.

ساعد تلسكوب ستروف علماء الفلك على جمع أول دليل على وجود جو على قمر زحل تيتان. وجد جيرارد كويبر ، بمساعدة ستروف نفسه ، القرائن أثناء فحص أكبر أقمار مجموعتنا الشمسية في عام 1944. نشر كويبر دراسته الطيفية في مجلة الفيزياء الفلكية.

في عام 1956 ، تمت إضافة تلسكوب عاكس مع مرآة مقاس 36 بوصة (0.9 م) إلى موقع ماكدونالدز بناءً على طلب من جامعة شيكاغو. تم تصميم هذه الأداة في قبة مصنوعة من الصخور المحاجر محليًا والمعدن المتبقي من قبة Struve Telescope ، وقد تم تصميمها بشكل أساسي لقياس التغيرات في سطوع النجوم. وهي الآن عفا عليها الزمن للبحث المهني ، ولكنها تستخدم بانتظام في ليالي المشاهدة العامة الخاصة.

تم بناء تلسكوب Harlan J. Smith ، مع مرآة رئيسية 107 بوصات (2.7 م) ، من قبل وكالة ناسا لفحص الكواكب الأخرى استعدادًا لمهام المركبات الفضائية. كان ثالث أكبر تلسكوب في العالم عندما رأى أول ضوء في عام 1968.

من عام 1969 إلى عام 1985 ، تم استخدام تلسكوب سميث أيضًا لتوجيه ضوء الليزر في المرايا العاكسة الخاصة التي تركها رواد الفضاء أبولو على القمر. يمكّن قياس الوقت اللازم لعودة الضوء المنعكس إلى الأرض علماء الفلك من قياس مسافة القمر بدقة 1.2 بوصة (3 سنتيمترات). تساهم هذه القياسات بدورها في فهمنا لمعدل دوران الأرض ، وتكوين القمر ، والتغيرات طويلة المدى في مدار القمر ، وسلوك الجاذبية نفسه ، بما في ذلك التأثيرات الصغيرة التي تنبأت بها نظرية ألبرت أينشتاين للنسبية العامة.

عندما تم بناء تلسكوب سميث ، تم قطع ثقب دائري في وسط مرآة الكوارتز الرئيسية للسماح للضوء بالمرور إلى الأدوات في الجزء الخلفي من التلسكوب. تم صنع قرص الكوارتز القاطع في مرآة جديدة بعرض 30 بوصة (0.8 م) لتلسكوب آخر. هذه الأداة ، التي تم بناؤها في مكان قريب في عام 1970 والمعروفة ببساطة باسم تلسكوب 0.8 متر ، تتمتع بمجال رؤية واسع بشكل غير عادي.

أكبر تلسكوب ماكدونالدز

اليوم ، العملاق في ماكدونالد هو تلسكوب هوبي إيبرلي (HET) ، على جبل فولكس المجاور ، على بعد ميل (1.3 كم) من مجموعة القباب الأصلية على جبل لوك. HET هو مشروع مشترك بين جامعة تكساس في أوستن ، وجامعة ولاية بنسلفانيا ، وجامعتين ألمانيتين: Ludwig-Maximilians-Universität München ، و Georg-August-Universität Göttingen.

تم تكريس HET في عام 1997 ، وهو يصنع تباينًا تقنيًا مذهلاً مع أداة Struve الكلاسيكية. المرآة الرئيسية لـ HET ليست قطعة واحدة من الزجاج أو الكوارتز ، ولكن مجموعة من 91 قطعة سداسية يتم التحكم فيها بشكل فردي مما يجعل منطقة عاكسة تشبه قرص العسل بعرض 36 قدمًا (11 مترًا). يحتوي برج على شكل عيش الغراب بجوار القبة الرئيسية على أشعة الليزر التي تستهدف أجزاء المرآة لاختبار وضبط محاذاة.

ميزة أخرى ملحوظة في HET هي أن التلسكوب يمكن أن يدور للإشارة إلى أي اتجاه بوصلة ، ولكن لا يمكن إمالته لأعلى أو لأسفل للإشارة إلى ارتفاعات مختلفة في السماء. بدلاً من ذلك ، يتم دعم المرآة الرئيسية بزاوية ثابتة تشير 55 درجة فوق الأفق. يعمل دعم التتبع الذي يتم التحكم فيه بدقة على نقل أدوات جمع الضوء إلى مواقع مختلفة فوق المرآة الرئيسية ، مما يؤثر على التصويب إلى أجزاء مختلفة قليلاً من السماء. هذا التصميم الفريد والمبسط سمح ببناء HET لجزء بسيط من تكلفة التلسكوب التقليدي بحجمه ، في حين لا يزال يسمح بالوصول إلى 70 ٪ من السماء مرئية من موقعه.

تم تصميم HET بشكل أساسي من أجل التحليل الطيفي ، وهو طريقة رئيسية في مجالات البحث الحالية مثل قياس حركات الأجسام الفضائية ، وتحديد المسافات إلى المجرات واكتشاف تاريخ الكون منذ الانفجار الكبير.

الكواكب المواتية والطاقة المظلمة

في عام 2017 ، كان HET مكرسة بعد ترقية 40 مليون دولار. تم استبدال نظام التتبع بوحدة جديدة تستخدم المزيد من المرآة الرئيسية ولديها مجال رؤية أوسع. وتم إنشاء أجهزة استشعار جديدة.

أحد الأدوات الجديدة هو مكتشف كوكب المنطقة (Habitable Zone Planet Finder (HPF)) ، الذي تم بناؤه بالاشتراك مع المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا. تم تحسين HPF لدراسة ضوء الأشعة تحت الحمراء من النجوم القزمة الحمراء الباردة القريبة ، وفقًا لـ إعلان من المرصد. هذه النجوم لها عمر طويل ويمكن أن توفر طاقة ثابتة للكواكب التي تدور حولها. يسمح HPF بقياسات دقيقة للسرعة الشعاعية للنجم ، يقاس بالتغير الدقيق في لون أطياف النجم حيث يتم جره بواسطة كوكب يدور ، وهو معلومات مهمة في اكتشاف وتأكيد الكواكب الجديدة.

هناك تقدم آخر هو تجربة Hope-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX) ، حيث تم وصفها بأنها أول تجربة رئيسية تبحث عن القوة الغامضة التي تدفع بتوسع الكون ، فإن HETDEX "ستخبرنا بما يشكل تقريبًا ثلاثة أرباع كل المادة و الطاقة في الكون. سيخبرنا إذا كانت قوانين الجاذبية صحيحة ، وستكشف تفاصيل جديدة حول الانفجار الكبير الذي ولد فيه الكون ، " هيتDEX موقع المشروع يقول.

إن أحد أهم التقنيات للبحث عن الطاقة المظلمة هو جهاز Spectrographs Integral-Field Replicable Unit ، أو VIRUS ، وهو عبارة عن مجموعة من 156 جهازًا طيفيًا مثبتًا جنبًا إلى جنب مع التلسكوب ويتلقى الضوء عبر 35000 ألياف بصرية قادمة من التلسكوب. مع هذه الحزمة من الأدوات المتطابقة التي تشترك في التلسكوب ، يمكن لـ HET مراقبة عدة مئات من المجرات في وقت واحد ، وقياس مدى تأثر ضوءها بحركاتها الخاصة وتوسع الكون.

ستقضي HETDEX حوالي ثلاث سنوات في مراقبة ما لا يقل عن مليون مجرة لإنتاج خريطة كبيرة تظهر معدل توسع الكون خلال فترات زمنية مختلفة. أي تغييرات في مدى سرعة نمو الكون يمكن أن تؤدي إلى اختلافات في الطاقة المظلمة.

إبقاء السماء مظلمة

في عام 2019 ، تلقى مرصد ماكدونالد منحة من شركة أباتشي ، وهي شركة للتنقيب عن النفط والغاز وإنتاجه ، لتعزيز الوعي بقيمة السماء المظلمة كمورد طبيعي ومساعدة للبحوث الفلكية. ستمول الهدية برامج التعليم ، وفعاليات التوعية ، ومعرضًا جديدًا في مركز زوار المرصد. بحسب المرصد إعلان، عملت أباتشي كنموذج للشركات الأخرى في غرب تكساس عن طريق تعديل وحماية الأضواء في مواقع الحفر والمنشآت ذات الصلة.

مصادر إضافية: