Keck Observatory: De mest vetenskapligt produktiva teleskopen

De W.M. Keck Observatorium och dess två tio meter breda teleskop sitter högt uppe på Mauna Kea vulkaniskt berg på Hawai'i. Dessa tvillingteleskop, som är känsliga för optiskt och infrarött ljus, är bland världens största och mest produktiva instrument. Varje natt gör de det möjligt för astronomer att kika mot objekt så nära som världar i vårt eget solsystem och så långt borta som några av de tidigaste galaxerna i kosmos.

Snabbfakta: Keck-observatoriet

W.M. Keck Observatory använder banbrytande instrument för att observera universum, inklusive några som hjälper det att dissekera ljuset från avlägsna föremål. Dessa spektrografer, tillsammans med infraröda kameror, håller Keck i framkant inom astronomiforskningen. Under de senaste åren har observatoriet också installerat adaptiva optiksystem som hjälper dess speglar att kompensera för atmosfärens rörelse som kan oskärpa utsikten. Dessa system använder lasrar för att skapa "guidestjärnor" högt på himlen.

De adaptiva optiska lasrarna hjälper till att mäta de atmosfäriska rörelserna och korrigerar sedan den turbulensen med en deformerbar spegel som ändrar form 2 000 gånger per sekund. Keck II-teleskopet blev det första stora teleskopet över hela världen som utvecklade och installerade ett AO-system 1988 och var det första som distribuerade lasrar 2004. Systemen har gett en enorm förbättring av bildens tydlighet. Idag använder många andra teleskoper adaptiv optik för att förbättra sina åsikter också.

Mer än 25 procent av observationerna gjorda av amerikanska astronomer görs vid Keck-observatoriet och många av dem närmar sig och överträffar till och med utsikten från Hubble rymdteleskopet (som gör sitt iakttagande från högt över jordens atmosfär).

Keck Observatory tillåter tittarna att studera föremål i synligt ljus och sedan bortom, i det infraröda. Det stora observationsutrymmet är det som gör Keck så vetenskapligt produktiv. Det öppnar en sfär av intressanta föremål för astronomer som inte kan observeras i synligt ljus.

Bland dem är starbirth-regioner som liknar det bekanta Orion Nebula och heta unga stjärnor. Inte bara lyser de nyfödda stjärnorna i synligt ljus, utan de värmer upp molnen på material som bildade deras "bon". Keck kan kika in i den stellar barnkammaren för att se processerna med starbirth. Dess teleskop tillät observationer av en sådan stjärna, kallad Gaia 17bpi, en medlem av en klass av heta unga stjärnor som kallas "FU Orionis" -typer. Studien hjälpte astronomer att samla in mer information om dessa nyfödda stjärnor som fortfarande är dolda i sina födelsemoln. Den här har en skiva av material som "faller in" i stjärnan i passform och börjar. Det får stjärnan att bli ljusare då och då, även när den växer.

I den andra änden av universum har Keck-teleskop använts för att observera ett extremt avlägset gasmoln som fanns kort efter universums födelse, för cirka 13,8 miljarder år sedan. Denna avlägsna klump av gas är inte synlig för det blotta ögat, men astronomer kunde hitta den med specialiserade instrument på teleskopet för att observera en mycket avlägsen kvasar. Dess ljus skinte genom molnet, och från uppgifterna upptäckte astronomer att molnet var gjord av orört väte. Det betyder att det fanns vid en tidpunkt då andra stjärnor ännu inte hade "förorenat" rymden med sina tyngre element. Det är en titt på förhållandena tillbaka när universum bara var 1,5 miljarder år gammalt.

En annan fråga som Keck-använda astronomer vill besvara är "hur bildades de första galaxerna?" Eftersom dessa spädbarnsgalaxer är väldigt långt borta från oss och är en del av det avlägsna universum svår. Först är de väldigt svaga. För det andra har deras ljus "sträckts" av universums expansion och visas för oss i det infraröda. Men att förstå dem kan hjälpa oss att se hur vår egen mjölkväg bildades. Keck kan observera de avlägsna tidiga galaxerna med sina infraröda känsliga instrument. De kan bland annat studera ljuset som släpps ut av heta unga stjärnor i dessa galaxer (som släpps ut i ultravioletten), som släpps ut igen med gasmoln som omger den ungdomliga galaxen. Detta ger astronomer lite inblick i förhållandena i de avlägsna stjärnstäderna i en tidpunkt då de bara var småbarn, just började växa.

Observatoriets historia sträcker sig tillbaka till början av 1970-talet. Det var när astronomer började titta på att bygga en ny generation av stora markbaserade teleskop med de största speglarna de kunde skapa. Glasspeglar kan dock vara ganska tunga och övervägande att flytta. Vad forskarna och ingenjörerna ville ha var lätta. Astronomer involverade vid University of California och Lawrence Berkeley Labs arbetade med nya metoder för att bygga flexibla speglar. De kom fram till ett sätt att göra det genom att skapa segmenterade speglar som kunde vinklas och "stämmas in" för att skapa en större spegel. Den första spegeln, kallad Keck I, började observera himlen i maj 1993. Keck II öppnade i oktober 1996. Dessa reflekterande teleskop har varit i bruk sedan dess.

Sedan deras "första ljus" -observationer har båda teleskopen varit en del av den senaste generationen teleskop som använder avancerad teknik för astronomiska studier. För närvarande används observatoriet inte bara för astronomiska observationer, utan också för att stödja rymdflygningsuppdrag till planeter som Merkurius och de kommande James Webb rymdteleskop. Dess utsträckning är oöverträffad av något annat aktuellt stort teleskop på planeten.

W.M. Keck Observatory förvaltas av California Association for Research in Astronomy (CARA), som inkluderar samarbete med Caltech och University of California. NASA är också en del av partnerskapet. W.M. Keck Foundation lämnade finansiering för dess byggande.

• Bildgalleri: Keck. www.astro.ucsc.edu/about/image-galleries/keck/index.html.
• "Nyheter och händelser från IfA." Mätning och osäkerhet, www.ifa.hawaii.edu/.
• "Upp över världen så hög." W. M. Keck Observatory, www.keckobservatory.org/.