Ďalekohľad GMT (Giant Magellan Telescope – Obrovský Magellanov Teleskop) bude tvoriť sedem najväčších zrkadiel na svete, ktoré tvoria jedno obrovské zrkadlo s priemerom 25,4 metra, vážiace 2100 ton a zo štyrikrát väčšou rozlišovacou schopnosťou ako vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba. Obrovský Magellanov teleskop sa postupne formuje na vrchole hory vo výške 2 516 metrov nad morom na observatóriu Las Campanas severovýchodne od La Sereny v Čile. GMT bude slúžiť na snímanie planét v iných hviezdnych systémoch zblízka, aby sa zistilo, či sú podobné Zemi a obývateľné.
Začína sa doba extrémne veľkých teleskopov
Obrí Magellanov teleskop je jedným z niekoľkých pozemných teleskopov, ktoré astronómovia obrazne nazývajú „extrémne veľké“ a ktoré zmenia astrofyziku tým, že budú vytvárať snímky s vyšším rozlíšením, ktoré uľahčia hľadanie planét podobných Zemi okolo iných hviezd.
Do takzvanej „ELT“ kategórie patria dva ďalšie extrémne veľké teleskopy – 39 metrový Európsky extrémne veľký teleskop (E-ELT) Európskeho južného observatória a Tridsaťmetrový teleskop na Mauna Kei na Havajských ostrovoch. Druhý menovaný je súčasťou amerického programu extrémne veľkých teleskopov spolu s Obrovským Magellanovým teleskopom. Obrovský Magellanov teleskop bude mať podľa jeho tvorcov najširšie zorné pole s najlepšou kvalitou obrazu zo všetkých extrémne veľkých teleskopov.
Základy teleskopu GMT na observatóriu Las Campanas
Zlatý vek optickej astronómie
Tieto mimoriadne veľké teleskopy spoločne pomôžu predĺžiť zlatý vek vesmírneho a pozemného pozorovania. Každý vie o JWST a jeho schopnosti po prvýkrát vidieť vesmír v infračervenej oblasti s vysokým rozlíšením, ale rovnako dôležité je aj to, čo sa buduje len 240 km južne od observatória Las Campanos na Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO). Tu sa buduje observatórium Vera Rubin. Od roku 2025 bude jej 3,2-gigapixelová CCD kamera – najväčšia digitálna kamera, aká bola kedy skonštruovaná – skúmať celú viditeľnú oblohu len počas troch nocí, čím v skutočnosti vytvorí pohyblivý obraz vesmíru.
Obrovský Magellanov teleskop uvidí „prvé svetlo“ až začiatkom roku 2030, ale naň a najmä na jeho detektor terestriálnych planét a spektrograf v blízkej infračervenej oblasti sa oplatí počkať.
Tento ďalekohľad rozšíri vedecké poznatky, ktoré sa robia pomocou JWST a aj observatória Vera Rubin. Má dva prístroje, ktoré sú dokonale umiestnené na priame zobrazovanie planét, ako je naša Zem, s cieľom nájsť potenciálne obývateľné planéty.
Dobrým príkladom toho, ako to bude fungovať s JWST, je pozorovanie Proximy Centauri b, najbližšej známej exoplanéty k Zemi vzdialenej len štyri svetelné roky. Bude sa dať priamo zobraziť pomocou teleskopu Giant Magellan Telescope a tiež urobiť spektrá tejto planéty, aby sa overili známky života v jej atmosfére. JWST je prispôsobený na infračervenú vedu, teda štúdium dlhých vlnových dĺžok svetla, ktoré sa nedajú dobre pozorovať zo Zeme, ale existuje aj veľmi veľa dôležitých vedeckých poznatkov, ktoré si vyžadujú optické vlnové dĺžky viditeľného svetla. Spektrá atmosféry Proximy Centauri b a ďalších potenciálne obývateľných exoplanét vo viditeľnom svetle umožnia vedcom získať väčšiu istotu, že chemické zloženie atmosféry exoplanéty by mohlo mať biologický alebo geologický pôvod.
Existuje ešte jeden, základnejší dôvod, prečo sú optické teleskopy dôležité pri štúdiu exoplanét. Potenciálne obývateľné exoplanéty musia byť chladné. Žeravé horúce exoplanéty sú viditeľné infračervenými teleskopmi, ale pre chladnejšie exoplanéty naozaj vyžadujú teleskopy, ktoré ich môžu skúmať vo svetle, ktoré odrážajú od svojich materských hviezd.
Európsky 39 metrový Extrémne Veľký Teleskop E-ELT je už vyššom štádiu výstavby ako GMT
Fotografovanie exoplanét
Obrovský Magellanov teleskop bude nakoniec schopný vytvárať krátke videá exoplanét obiehajúcich okolo svojich materských hviezd. Zablokuje sa svetlo materskej hviezdy a potom pomocou veľmi sofistikovaných optických kontrolných prístrojov sa dá vytvoriť dostatočne ostrý obraz, na ktorom bude vidno planéty ako malé zdroje svetla obiehajúce okolo svojej materskej hviezdy. Tento druh priameho zobrazovania umožní vedcom po prvýkrát nájsť exoplanéty (väčšina exoplanét sa v súčasnosti nachádza pomocou tranzitnej metódy alebo metódy radiálnej rýchlosti), zmerať ich farbu pri rôznych vlnových dĺžkach a lepšie pochopiť ich zloženie, zmerať ich zloženie a albedo (odrazivosť). Taktiež sa bude dať zistiť, či sa jedná o kamenné alebo o plynné planéty a pokúsiť sa lepšie pochopiť zloženie ich jadra a zistiť, či je planéta obývateľná alebo hostí život. Svetlo z týchto exoplanét sa dá tiež nasmerovať do spektrografu a zmerať molekuly v ich atmosfére. To je kľúč k pochopeniu možnej prítomnosti života aj k pochopeniu rozloženia iných druhov planét vo vesmíre.
Rozdiel pri pozorovaní vo viditeľnej a infračervenej oblasti spektra
Prečo záleží na priemere objektívu teleskopu
Ostrosť zobrazenia teleskopu priamo súvisí s priemerom jeho primárneho zrkadla. Celková zberná plocha zrkadiel s priemerom 25,4 metra je rozhodujúca pre výskum exoplanét, kde je potrebné oddeliť svetlo z hviezdy a omnoho slabších planét obiehajúcich vo veľmi malej vzdialenosti od tejto hviezdy. To je niečo, čo je mimo možností súčasnej generácie teleskopov.
Na GMT bude jeho obrovské zrkadlo vyrobené zo siedmich samostatných zrkadiel, každé s priemerom 8,4 metra. Šesť z nich už bolo odliatych v zrkadlovom laboratóriu na Arizonskej univerzite, siedme sa plánuje odliať ešte tento rok. Stojí za to zamyslieť sa nad dlhou cestou týchto zrkadiel. Pravdepodobne ich privezú do Houstonu a budú sa plaviť cez Panamský prieplav, po pobreží Južnej Ameriky až na ostrov Koh Kimbo (alebo do iného prístavu) v strednom Čile. Nasleduje veľmi (veľmi) pomalá jazda v kamióne hore alebo dole po Panamerickej diaľnici a potom cez horské cesty až k observatóriu Las Campanas.
Vyrovnávanie sa s atmosférou Zeme
Je ironické, že preteky vo výskume atmosféry vzdialených exoplanét brzdí turbulentná atmosféra Zeme, ktorá spôsobuje rozmazanie obrazu. Z tohto dôvodu bol vynájdený vesmírny teleskop. Moderné pozemné teleskopy, vrátane GMT, však majú dômyselný systém nazývaný adaptívna optika, ktorý umožňuje korigovať tento efekt rozmazania.
Keď svetlo prichádza vo vlnách cez zemskú atmosféru, rozostruje a poškodzuje sa a vyzerá ako zemiakový lupienok. Táto deformácia sa zmeria a na deformovateľné zrkadlo sa nastaví presne opačný tvar, čím sa vlnová fronta opäť úplne vyrovná. Adaptívne sekundárne zrkadlá GMT budú schopné 2000 krát za sekundu zmeniť tvar povrchu primárneho zrkadla, aby udržali krok s turbulenciami v atmosfére. Táto technológia existuje už desaťročia, ale táto nová éra je spojená s novými pokročilými algoritmami na ovládanie zrkadiel a stále menšími aktuátormi na zrkadlách. Výsledkom by mala byť lepšia optická kvalita obrazu ako pri vesmírnych teleskopoch.
