Observatório WM Keck - W. M. Keck Observatory

Observatório WM Keck
	As cúpulas do observatório Keck no topo de Mauna Kea
Nomes alternativos	Telescópio Keck
Parte de	Observatórios Mauna Kea
Localizações)	Waimea , Condado do Havaí , Havaí
Coordenadas	19 ° 49′35 ″ N 155 ° 28′28 ″ W / 19,8263 ° N 155,47441 ° W Coordenadas: 19 ° 49′35 ″ N 155 ° 28′28 ″ W / 19,8263 ° N 155,47441 ° W
Altitude	4.145 m (13.599 pés)
Construído	Setembro de 1985 a 1996
Primeira luz	24 de novembro de 1993, 23 de outubro de 1996
Estilo telescópio	observatório astronômico ; telescópio óptico telescópio ; refletor
Número de telescópios	2
Diâmetro	10 m (32 pés 10 pol.)
Resolução angular	0,04 segundo de arco, 0,4 segundo de arco
Área de coleta	76 m 2 (820 pés quadrados)
Comprimento focal	17,5 m (57 pés 5 pol.)
Montagem	montagem altazimuth
Gabinete	Cúpula esférica
Local na rede Internet	www .keckobservatory .org
	Localização do Observatório WM Keck
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O Observatório WM Keck é um observatório astronômico de dois telescópios a uma altitude de 4.145 metros (13.600 pés) próximo ao cume do Mauna Kea, no estado americano do Havaí . Ambos os telescópios têm espelhos primários com abertura de 10 m (33 pés) e, quando concluídos em 1993 (Keck 1) e 1996 (Keck 2), foram os maiores telescópios astronômicos do mundo. Eles são atualmente o 3º e o 4º maiores.

Visão geral

Com um conceito proposto pela primeira vez em 1977, os projetistas de telescópios da University of California, Berkeley (Terry Mast) e do Lawrence Berkeley Laboratory ( Jerry Nelson ) desenvolveram a tecnologia necessária para construir um grande telescópio terrestre. Com o projeto em mãos, iniciou-se a busca pelo financiamento. Em 1985, Howard B. Keck da Fundação WM Keck doou US $ 70 milhões para financiar a construção do telescópio Keck I, que começou em setembro de 1985, com a primeira luz ocorrendo em 24 de novembro de 1990 usando nove dos 36 segmentos finais. Com a construção do primeiro telescópio bem avançada, novas doações permitiram a construção de um segundo telescópio a partir de 1991. O telescópio Keck I começou as observações científicas em maio de 1993, enquanto a primeira luz para Keck II ocorreu em 23 de outubro de 1996.

O telescópio Keck II mostrando o espelho primário segmentado

Espelhos do Observatório Keck

O principal avanço que permitiu a construção dos telescópios Keck foi o uso de ótica ativa para operar segmentos de espelho menores como um espelho único e contíguo. Um espelho de tamanho semelhante, fundido em uma única peça de vidro, não poderia ser tornado rígido o suficiente para manter sua forma com precisão; ele cederia microscopicamente sob seu próprio peso ao ser girado para posições diferentes, causando aberrações no caminho óptico. Nos telescópios Keck, cada espelho primário é feito de 36 segmentos hexagonais que funcionam juntos como uma unidade. Cada segmento tem 1,8 metro de largura, 7,5 centímetros de espessura e pesa meia tonelada. Os espelhos foram feitas a partir Zerodur vitrocerâmica pela empresa alemã Schott AG . No telescópio, cada segmento é mantido estável por um sistema de ótica ativa , que usa estruturas de suporte extremamente rígidas em combinação com três atuadores em cada segmento. Durante a observação, o sistema de sensores e atuadores controlado por computador ajusta dinamicamente a posição de cada segmento em relação a seus vizinhos, mantendo uma precisão de formato de superfície de quatro nanômetros . Conforme o telescópio se move, esse ajuste duas vezes por segundo neutraliza os efeitos da gravidade e outros efeitos ambientais e estruturais que podem afetar a forma do espelho.

Cada telescópio Keck fica em uma montagem altazimute . A maioria dos telescópios atuais da classe 8–10 m usa designs altazimute devido aos seus requisitos estruturais reduzidos em comparação com designs equatoriais mais antigos . A montagem em Altazimuth fornece a maior resistência e rigidez com a menor quantidade de aço, que, para o Observatório Keck, totaliza cerca de 270 toneladas por telescópio, elevando o peso total de cada telescópio para mais de 300 toneladas. Dois projetos propostos para a próxima geração de telescópios de 30 e 40 m usam a mesma tecnologia básica pioneira no Observatório Keck: um conjunto de espelhos hexagonal acoplado a uma montagem altazimute.

Cada um dos dois telescópios tem um espelho primário de 10 metros (32,8 pés ou 394 polegadas), ligeiramente menor que o Gran Telescopio Canarias . No entanto, toda a luz coletada pelos espelhos primários Keck (75,76 m ² ) é enviada para o espelho secundário e instrumentos, em comparação com o espelho primário do GTC, que tem uma área efetiva de coleta de luz de 73,4 m ² , ou 2,36 m ² ( 25,4 pés quadrados) menos do que cada um dos espelhos principais Keck. Por causa dessa diferença fundamental de design, os telescópios Keck continuam sendo os maiores telescópios ópticos / infravermelhos direcionáveis da Terra.

Os telescópios são equipados com um conjunto de câmeras e espectrômetros que permitem observações em grande parte do espectro visível e infravermelho próximo.

Gestão

O Observatório Keck é administrado pela Associação de Pesquisa em Astronomia da Califórnia, uma organização sem fins lucrativos 501 (c) (3) cujo conselho de diretores inclui representantes da Caltech e da Universidade da Califórnia . A construção dos telescópios foi possível por meio de doações privadas de mais de US $ 140 milhões da Fundação WM Keck . A Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) juntou-se à parceria em outubro de 1996, quando Keck II iniciou as observações.

O tempo do telescópio é alocado pelas instituições parceiras. Caltech, University of Hawaii System e University of California aceitam propostas de seus próprios pesquisadores; A NASA aceita propostas de pesquisadores baseados nos Estados Unidos.

Jerry Nelson , cientista do projeto do Telescópio Keck, contribuiu posteriormente para projetos multiespelhos até sua morte em junho de 2017. Ele concebeu uma das inovações dos Kecks: uma superfície refletora de vários segmentos finos atuando como um espelho.

Instrumentos

Close do Observatório Keck

Recursos espectroscópicos dos instrumentos do Observatório Keck no final de 2019. Os modos do instrumento aparecem como caixas codificadas por cores com resolução espectral (poder de resolução) e cobertura de comprimento de onda. Instrumentos não espectroscópicos (ou seja, apenas para geração de imagens) não são mostrados.

MOSFIRE: MOSFIRE ( Multi-Object Spectrometer for Infra-Red Exploration ), um instrumento de terceira geração, foi entregue ao Observatório Keck em 8 de fevereiro de 2012; A primeira luz foi obtida no telescópio Kecks I em 4 de abril de 2012. Uma câmera de campo amplo espectrógrafo multi-objeto para infravermelho próximo (0,97 a 2,41 μm), sua característica especial é a Unidade de Fenda Configurável Criogênica (CSU) que é reconfigurável por controle remoto em menos de seis minutos sem qualquer ciclo térmico. As barras se movem de cada lado para formar até 46 fendas curtas. Quando as barras são removidas, o MOSFIRE se torna um gerador de imagens de campo amplo. Foi desenvolvido por equipes da Universidade da Califórnia, Los Angeles ( UCLA ), do Instituto de Tecnologia da Califórnia ( Caltech ) e da Universidade da Califórnia, Santa Cruz (UCSC). Seus co-pesquisadores principais são Ian S. McLean ( UCLA ) e Charles C. Steidel (Caltech), e o projeto foi gerenciado pelo gerente do programa de instrumentos da WMKO, Sean Adkins. O MOSFIRE foi financiado em parte pelo Programa de Instrumentação do Sistema de Telescópio (TSIP), operado pela AURA e financiado pela National Science Foundation; e por uma doação privada à WMKO por Gordon e Betty Moore.
DEIMOS: O Deep Extragalactic Imaging Multi-Object Spectrograph é capaz de coletar espectros de 130 galáxias ou mais em uma única exposição. No modo "Mega Mask", o DEIMOS pode capturar espectros de mais de 1.200 objetos de uma vez, usando um filtro especial de banda estreita.
ALUGUERES: O maior e mais complexo mecanicamente dos principais instrumentos do Observatório Keck, o espectrômetro Echelle de alta resolução divide a luz que entra em suas cores componentes para medir a intensidade precisa de cada um dos milhares de canais de cores. Suas capacidades espectrais resultaram em muitas descobertas revolucionárias, como a detecção de planetas fora do nosso sistema solar e evidências diretas de um modelo da teoria do Big Bang . Este instrumento detectou mais planetas extrasolares do que qualquer outro no mundo. A precisão da velocidade radial é de até um metro por segundo (1,0 m / s). O limite de detecção no instrumento 1 UA é 0,2 M _J .
KCWI: O Keck Cosmic Web Imager é um espectrógrafo de campo integral operando em comprimentos de onda entre 350 e 560 nm .
LRIS: O espectrógrafo de imagem de baixa resolução é um instrumento de luz fraca capaz de obter espectros e imagens dos objetos conhecidos mais distantes do universo. O instrumento é equipado com um braço vermelho e um braço azul para explorar populações estelares de galáxias distantes, núcleos galácticos ativos , aglomerados galácticos e quasares .
LWS: O espectrômetro de comprimento de onda longo para o telescópio Keck I é um espectrômetro de grade de imagens trabalhando na faixa de comprimento de onda de 3-25 mícrons. Como o NIRC, o LWS era um instrumento CASS avançado e era usado para estudar objetos cometários, planetários e extragaláticos. O LWS foi retirado das observações científicas.
NIRC: A câmera infravermelha próxima do telescópio Keck I é tão sensível que poderia detectar o equivalente a uma única chama de vela na lua . Essa sensibilidade o torna ideal para estudos ultraprofundos da formação e evolução galáctica, a busca por protogaláxias e imagens de ambientes de quasares. Ele forneceu estudos inovadores do centro galáctico e também é usado para estudar discos protoplanetários e regiões de formação de estrelas de alta massa . O NIRC foi retirado das observações científicas em 2010.
NIRC-2: A segunda geração da Near Infrared Camera funciona com o sistema Keck Adaptive Optics para produzir as imagens terrestres de mais alta resolução e espectroscopia na faixa de 1–5 micrômetros (µm). Os programas típicos incluem mapear características de superfície em corpos do Sistema Solar , procurar planetas ao redor de outras estrelas e analisar a morfologia de galáxias remotas.
NIRES: O espectrômetro de eco-infravermelho próximo é um espectrógrafo que fornece cobertura simultânea de comprimentos de onda de 0,94 a 2,45 mícrons .
NIRSPEC: O espectrômetro de infravermelho próximo estuda rádio galáxias com redshift muito alto , os movimentos e tipos de estrelas localizadas perto do Centro Galáctico , a natureza das anãs marrons , as regiões nucleares de galáxias estelares empoeiradas, núcleos galácticos ativos, química interestelar , física estelar e Sistema Solar Ciência.
OSIRIS: O espectrógrafo de imagem por infravermelho com supressão de OH é um espectrógrafo de infravermelho próximo para uso com o sistema óptico adaptativo Keck I. OSIRIS obtém espectros em um pequeno campo de visão para fornecer uma série de imagens em diferentes comprimentos de onda. O instrumento permite aos astrônomos ignorar os comprimentos de onda onde a atmosfera da Terra brilha intensamente devido à emissão de moléculas OH ( hidroxila ), permitindo assim a detecção de objetos 10 vezes mais fracos do que anteriormente disponível. Originalmente instalado no Keck II, em janeiro de 2012 o OSIRIS foi movido para o telescópio Keck 1.
Interferômetro Keck: O interferômetro permitiu que a luz de ambos os telescópios Keck fosse combinada em uma linha de base de 85 metros (279 pés), perto do infravermelho, interferômetro óptico . Esta longa linha de base deu ao interferômetro uma resolução angular efetiva de 5 miliarcsegundos (mas) a 2,2 µm e 24 mas a 10 µm. Vários instrumentos de back-end permitiram que o interferômetro operasse em uma variedade de modos, operando nas bandas H, K e L perto do infravermelho, bem como anulando a interferometria . Em meados de 2012, o interferômetro Keck foi descontinuado por falta de financiamento.

Ambos os telescópios do Observatório Keck estão equipados com óptica adaptativa de estrela guia de laser , que compensa o borrão devido à turbulência atmosférica . O primeiro sistema AO operacional em um grande telescópio, o equipamento tem sido constantemente atualizado para expandir a capacidade.

Esquerda : O cume do Mauna Kea é considerado um dos locais de observação astronômica mais importantes do mundo. Os telescópios gêmeos Keck estão entre os maiores instrumentos ópticos / infravermelhos atualmente em uso em todo o mundo.
No meio : o céu noturno e o laser do Observatório Keck para óptica adaptativa. À direita : Observatório WM Keck ao pôr do sol

Veja também

Comparação de tamanho de espelhos primários

Referências

links externos

Observatório WM Keck (site oficial)
Observatórios Mauna Kea (site oficial)
Arquivo do Observatório Keck (KOA)
Lawrence Berkeley Lab, Revolution in telescope design
Fotos dos telescópios Keck e outros observatórios Mauna Kea em "A Gentle Rain of Starlight: A História da Astronomia em Mauna Kea", de Michael J. West. ISBN 0-931548-99-3 .

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