Teknisk vidunder:Sjette spejlstøbt til Giant Magellan Telescope

Giant Magellan Telescope annoncerer fremstilling af det sjette af syv af verdens største monolitiske spejle. Disse spejle vil give astronomer mulighed for at se længere ind i universet med flere detaljer end noget andet optisk teleskop før. Det sjette 8,4 meter (27,5 fod) spejl - omkring to etager højt, når det står på kanten - bliver fremstillet ved University of Arizonas Richard F. Caris Mirror Lab og vil tage næsten fire år at færdiggøre. Spejlstøbningen betragtes som et vidunder af moderne teknik og fejres normalt med en stor personlig begivenhed med deltagere fra hele verden. På grund af coronavirus-pandemien, arbejdet med det sjette spejl begyndte bag lukkede døre for at beskytte sundheden for det 10-personers spejlstøbehold i laboratoriet.

"Den vigtigste del af et teleskop er dets lysopsamlende spejl, " sagde James Fanson, Projektleder for Giant Magellan Telescope. "Jo større spejlet er, jo dybere vi kan se ind i universet og jo flere detaljer kan vi observere. Giant Magellan Telescopes unikke primære spejldesign består af syv af verdens største spejle. At støbe det sjette spejl er et stort skridt mod færdiggørelsen. Når den er operationel, Giant Magellan Telescope vil producere billeder ti gange skarpere end Hubble Space Telescope. De opdagelser, disse spejle vil gøre, vil transformere vores forståelse af universet."

Processen med at støbe det gigantiske spejl på Arizonas Richard F. Caris Mirror Lab involverer smeltning af næsten 20 tons (38, 490 pund) af høj renhed, lav udvidelse, borosilikatglas (kaldet E6-glas) ind i verdens eneste spindeovn designet til at støbe kæmpespejle til teleskoper. På toppen af ​​smelteprocessen, ovnen drejer med fem omdrejninger i minuttet, opvarmning af glasset til 1, 165 grader Celsius (2, 129 F) i cirka fem timer, indtil det bliver flydende i formen. Toptemperaturhændelsen kaldes "high fire" og finder sted den 6. marts, 2021. Spejlet går derefter ind i en en måneds udglødningsproces, hvor glasset afkøles, mens ovnen roterer i en langsommere hastighed for at fjerne indre spændinger og hærde glasset. Det tager yderligere 1,5 måned at afkøle til stuetemperatur. Denne "spin cast" proces giver spejloverfladen dens specielle parabolske form. Når den er afkølet, spejlet vil blive poleret i to år, før det når en optisk overfladepræcision på mindre end en tusindedel af bredden af ​​et menneskehår eller fem gange mindre end en enkelt coronavirus-partikel.

"Jeg er enormt stolt af, hvordan spejllaboratoriets operationer har tilpasset sig pandemien, giver vores talentfulde og dedikerede medlemmer af Richard F. Caris Mirror Lab mulighed for sikkert at fortsætte med at producere spejlene til Giant Magellan Telescope, " sagde Buell Jannuzi, Direktør for Steward Observatory og leder af Institut for Astronomi ved University of Arizona.

Med de første to gigantiske spejle færdige og på lager i Tucson, Arizona, det sjette spejl slutter sig til tre andre i forskellige produktionsstadier i spejllaboratoriet. Det tredje spejls frontpolering har opnået en nøjagtighed på 70 nanometer og er mindre end et år fra færdiggørelsen. Det fjerde spejl har afsluttet polering af bagsiden, og lastspredere er ved at blive fastgjort for at tillade, at spejlet kan manipuleres under drift. Det femte spejl blev støbt i november 2017, og det syvende spejl forventes at blive støbt i 2023. Herudover et ottende reservespejl er planlagt til at blive lavet, som kan byttes ind, når et andet spejl kræver vedligeholdelse.

I slutningen af ​​2020'erne, de gigantiske spejle vil blive transporteret mere end 8, 100 kilometer (5, 000 miles) til Giant Magellan Telescopes fremtidige hjem i den chilenske Atacama-ørken ved Las Campanas Observatory mere end 2, 500 meter (8, 200 fod) over havets overflade. Stedet er kendt for at være et af de bedste astronomiske steder på planeten, med sin klare himmel, lav lysforurening, og stabil luftstrøm, der giver exceptionelt skarpe billeder. Derudover stedets sydlige halvkugles placering giver det ekstremt store teleskop adgang til centrum af Mælkevejen, hvilket er interessant af mange grunde, inklusive det faktum, at det er hjemmet til det nærmeste supermassive sorte hul, samt mange af de mest interessante nærliggende galakser. Den sydlige halvkugle er også hjemsted for nogle af de mest kraftfulde observatorier, der arbejder ved andre bølgelængder, hvilket gør det til det ideelle sted for synergistiske videnskabelige observationer.

Når Giant Magellan Telescope bliver fuldt operationelt, dens syv spejl-array vil have et samlet lysindsamlingsområde på 368 kvadratmeter (3, 961 kvadratfod) - nok til at se faklen indgraveret på en skilling fra næsten 160 kilometer (100 miles) væk. En sådan synsstyrke er ti gange større end det berømte Hubble-rumteleskop og fire gange større end det længe ventede James Webb-rumteleskop. forventes lanceret i slutningen af ​​2021. Spejlene er også en afgørende del af det optiske design, der gør det muligt for Giant Magellan Telescope at have det bredeste synsfelt af ethvert ekstremt stort teleskop (ELT) i 30-meter-klassen. Det unikke optiske design vil gøre Giant Magellan Telescope til det mest optisk effektive ELT, når det kommer til at gøre brug af hver foton af lys, som spejlene opsamler - der kræves kun to refleksioner for at lede lyset til bredfeltsinstrumenterne og kun tre refleksioner for at give lys til de instrumenter, der bruger små synsfelter og den højest mulige rumlige opløsning.

"Denne hidtil usete kombination af lyssamlende kraft, effektivitet, og billedopløsning vil gøre os i stand til at gøre nye opdagelser på tværs af alle områder af astronomi, især felter, der kræver de højeste rumlige og spektrale opløsninger, ligesom søgen efter andre jorder, " sagde Rebecca Bernstein, Chefforsker for Giant Magellan Telescope. "Vi vil have unikke muligheder for at studere planeter i høj opløsning, som er nøglen til at forstå, om en planet har en stenet sammensætning som vores Jord, hvis det indeholder flydende vand, og hvis dens atmosfære indeholder den rigtige kombination af molekyler til at signalere tilstedeværelsen af ​​liv."