Обсерватория Маунт Уилсон -Mount Wilson Observatory

Обсерватория Маунт Уилсон
Чара-2000-09-15.JPG
Глядя вниз на вершину горы Вильсон, включая исторический 100- дюймовый телескоп Хукера (в центре), 60-дюймовый телескоп (в центре слева) и массив ЧАРА.
Организация
Код обсерватории 672 Отредактируйте это в Викиданных
Расположение Маунт Уилсон , Калифорния, США
Координаты 34°13′30″N 118°03′26″W / 34,22503° с.ш. 118,05719° з.д. / 34.22503; -118.05719 Координаты: 34°13′30″N 118°03′26″W / 34,22503° с.ш. 118,05719° з.д. / 34.22503; -118.05719
Высота 1742 м (5715 футов)Отредактируйте это в Викиданных
Веб-сайт www .mtwilson .edu Отредактируйте это в Викиданных
Телескопы
60-дюймовый телескоп Рефлектор 1,5 метра
Телескоп Хукера Рефлектор 2,5 метра
Инфракрасный пространственный интерферометр 3 65-дюймовых (~1,65 метра) отражателя
ЧАРА-массив 6 40-дюймовых (~ 1,02 метра) отражателей
Обсерватория Маунт-Вилсон находится в Соединенных Штатах
Обсерватория Маунт Уилсон
Расположение обсерватории Маунт-Вилсон
  Связанные СМИ на Викискладе

Обсерватория Маунт -Вилсон ( MWO ) — астрономическая обсерватория в округе Лос-Анджелес, Калифорния , США. MWO расположен на горе Уилсон , пике высотой 1740 метров (5710 футов) в горах Сан-Габриэль недалеко от Пасадены , к северо-востоку от Лос-Анджелеса.

В обсерватории есть два исторически важных телескопа: 100-дюймовый (2,5 м) телескоп Хукера , который был телескопом с самой большой апертурой в мире с момента его завершения в 1917–1949 годах, и 60 -дюймовый телескоп , который был самым большим действующим телескопом в мире. мира, когда он был завершен в 1908 году. Он также содержит солнечный телескоп Snow , построенный в 1905 году, 60-футовую (18-метровую) солнечную башню, построенную в 1908 году, 150-футовую (46-метровую) солнечную башню, построенную в 1912 году, и массив ЧАРА , построен Университетом штата Джорджия, который полностью заработал в 2004 году и на момент завершения строительства был крупнейшим оптическим интерферометром в мире.

Благодаря инверсионному слою , удерживающему теплый воздух и смог над Лос-Анджелесом, воздух на горе Уилсон более стабилен, чем в любом другом месте в Северной Америке, что делает его идеальным для астрономии и, в частности, для интерферометрии . Растущее световое загрязнение из-за роста большого Лос-Анджелеса ограничило возможности обсерватории заниматься астрономией дальнего космоса, но она остается продуктивным центром, а массив CHARA продолжает важные звездные исследования.

Первоначальные попытки установить телескоп на горе Уилсон были предприняты в 1880-х годах одним из основателей Университета Южной Калифорнии Эдвардом Фаллесом Спенсом , но он умер, не завершив работы по финансированию. Обсерватория была задумана и основана Джорджем Эллери Хейлом , который ранее построил 1-метровый телескоп в обсерватории Йеркса , тогда самый большой телескоп в мире. Солнечная обсерватория Маунт-Вилсон была впервые профинансирована Институтом Карнеги в Вашингтоне в 1904 году, когда в 1904 году была арендована земля у владельцев отеля Mount Wilson. Среди условий аренды было то, что она разрешала публичный доступ.

Солнечные телескопы

У основания 150-футовой солнечной башни.

В обсерватории Маунт-Вилсон есть три солнечных телескопа . Сегодня только один из этих телескопов, 60-футовая Солнечная башня, все еще используется для исследований Солнца.

Снежный солнечный телескоп

Снежный солнечный телескоп был первым телескопом, установленным в молодой солнечной обсерватории Маунт-Вилсон. Это был первый в мире стационарный солнечный телескоп. Солнечные телескопы раньше были портативными, поэтому их можно было брать с собой на солнечные затмения по всему миру. Телескоп был подарен обсерватории Йеркса Хелен Сноу из Чикаго. Джордж Эллери Хейл, тогдашний директор Yerkes, приказал доставить телескоп на Маунт-Вилсон, чтобы использовать его как настоящий научный инструмент. Его 24-дюймовое (61 см) главное зеркало с фокусным расстоянием 60 футов (18 м) в сочетании со спектрографом проделали новаторскую работу по изучению спектров солнечных пятен, доплеровского сдвига вращающегося солнечного диска и ежедневных изображений Солнца на нескольких длинах волн. . Вскоре последовали звездные исследования, поскольку спектры самых ярких звезд можно было записать с очень длительной выдержкой на стеклянных пластинах. Сегодня солнечный телескоп Snow в основном используется студентами бакалавриата, которые проходят практическую подготовку по физике Солнца и спектроскопии. Он также публично использовался для прохождения Меркурия по диску Солнца 9 мая 2016 года.

Вершина Солнечной башни с зеркалами

60-футовая солнечная башня

60-футовая (18-метровая) Солнечная башня вскоре была построена на основе работ, начатых на телескопе Сноу. По завершении строительства в 1908 году конструкция вертикальной башни 60-футового солнечного телескопа с фокусным расстоянием позволила получить гораздо более высокое разрешение солнечного изображения и спектра, чем мог достичь телескоп Сноу. Более высокое разрешение достигается за счет размещения оптики выше над землей, что позволяет избежать искажений, вызванных нагревом земли солнцем. 25 июня 1908 года Хейл зафиксировал зеемановское расщепление в спектре солнечного пятна, впервые показав, что магнитные поля существуют где-то помимо Земли. Более позднее открытие было связано с обратной полярностью солнечных пятен нового солнечного цикла 1912 года. Успех 60-футовой башни побудил Хейла заняться еще одним, более высоким башенным телескопом. В 1960-х годах Роберт Лейтон обнаружил, что Солнце имеет 5-минутные колебания, и родилась область гелиосейсмологии. 60-футовая башня находится в ведении факультета физики и астрономии Университета Южной Калифорнии .

150-футовая солнечная башня

Солнечная башня с фокусным расстоянием 150 футов (46 м) расширила конструкцию солнечной башни за счет конструкции «башня в башне». (Башня на самом деле имеет высоту 176 футов (54 м).) Внутренняя башня поддерживает оптику наверху, а внешняя башня, которая полностью окружает внутреннюю башню, поддерживает купол и полы вокруг оптики. Такая конструкция позволяла полностью изолировать оптику от влияния ветра, раскачивающего башню. Два зеркала направляют солнечный свет на 12-дюймовую (30 см) линзу, которая фокусирует свет на первом этаже. Впервые он был завершен в 1910 году, но неудовлетворительная оптика вызвала двухлетнюю задержку с установкой подходящей двойной линзы. Исследования включали вращение Солнца, полярность солнечных пятен, ежедневные рисунки солнечных пятен и многие исследования магнитного поля. Солнечный телескоп будет самым большим в мире в течение 50 лет, пока в 1962 году на Китт-Пик в Аризоне не будет построен солнечный телескоп Макмата-Пирса. обсерватория.

60-дюймовый телескоп

60-дюймовый (1,5 м) телескоп на горе Вильсон.

Для 60-дюймового телескопа Джордж Эллери Хейл получил 60-дюймовую (1,5 м) заготовку зеркала, отлитую Сен-Гобеном во Франции в 1896 году в подарок от своего отца Уильяма Хейла. Это был стеклянный диск толщиной 19 см и весом 860 кг. Однако только в 1904 году Хейл получил финансирование от Института Карнеги на строительство обсерватории. Шлифовка началась в 1905 году и заняла два года. Монтаж и конструкция телескопа были построены в Сан-Франциско и едва пережили землетрясение 1906 года . Транспортировка частей на вершину горы Вильсон была огромной задачей. Первый свет был 8 декабря 1908 года. В то время это был самый большой действующий телескоп в мире. Левиафан лорда Росса из Парсонстауна , 72-дюймовый (1,8-метровый) телескоп, построенный в 1845 году, к 1890-м годам вышел из строя.

Хотя 60-дюймовый был немного меньше, чем «Левиафан», он имел много преимуществ, включая гораздо лучшую локацию, стеклянное зеркало вместо металлического зеркала и прецизионное крепление, которое могло точно отслеживать любое направление в небе, поэтому 60-дюймовый был основным. продвигать.

Пятифутовый телескоп взбирается на гору
Стальной купол 60-дюймового телескопа 1909 г.

60-дюймовый телескоп представляет собой телескоп-рефлектор, созданный для ньютоновской , кассегреновской и куде- конфигураций. В настоящее время он используется в изогнутой конфигурации Кассегрена. Он стал одним из самых производительных и успешных телескопов в истории астрономии. Его конструкция и светосила позволили стать пионером в спектроскопическом анализе, измерениях параллакса , фотографии туманностей и фотометрической фотографии. Хотя девять лет спустя 60- дюймовый телескоп Хукера превзошел по размеру § 100 -дюймовый телескоп, он оставался одним из самых больших используемых на протяжении десятилетий.

В 1992 году 60-дюймовый телескоп был оснащен ранней системой адаптивной оптики , Экспериментом по атмосферной компенсации (ACE). 69-канальная система повысила потенциальную разрешающую способность телескопа с 0,5–1,0 угловой секунды до 0,07 угловой секунды. ACE была разработана DARPA для системы Стратегической оборонной инициативы , а Национальный научный фонд профинансировал конверсию в гражданские объекты.

Сегодня телескоп используется для работы с общественностью. Это второй по величине телескоп в мире, предназначенный для широкой публики. Изготовленные на заказ 10-сантиметровые окуляры приспособлены к его фокусу с использованием изогнутой конфигурации кассегрена, чтобы обеспечить просмотр Луны, планет и объектов глубокого космоса. Группы могут заказать телескоп на вечер наблюдения.

100-дюймовый телескоп Хукера

100-дюймовый телескоп Хукера на горе Вильсон коренным образом изменил научный взгляд на Вселенную.
Корпус телескопа Хукера

100-дюймовый (2,5 м) телескоп Хукера, расположенный в обсерватории Маунт-Вилсон , Калифорния, был завершен в 1917 году и был самым большим телескопом в мире с 1917 по 1949 год. Это один из самых известных телескопов в наблюдательной астрономии 20 века. Его использовал Эдвин Хаббл для наблюдений, с помощью которых он получил два фундаментальных результата, изменивших научный взгляд на Вселенную. Используя наблюдения, которые он сделал в 1922–1923 годах, Хаббл смог доказать , что Вселенная простирается за пределы галактики Млечный Путь и что несколько туманностей находятся на расстоянии миллионов световых лет от нас. Затем он показал, что Вселенная расширяется .

Открытия, сделанные с помощью 100-дюймового телескопа Хукера:
Год Описание
1923 г. Эдвин Хаббл убедительно доказывает, что туманность Андромеды находится за пределами галактики Млечный Путь.
1929 г. Хаббл и Милтон Хьюмасон подтверждают, что Вселенная расширяется, измеряют скорость ее расширения и измеряют размер известной Вселенной.
1930-е годы Фриц Цвикки нашел доказательства существования темной материи
1938 г. Сет Николсон находит два спутника Юпитера , обозначенные как №10 и №11 .
1940-е годы Наблюдения Уолтера Бааде привели к различию звездного населения и к открытию двух разных типов переменных звезд цефеид , которые вдвое превышают размер известной Вселенной, ранее рассчитанный Хабблом.

Строительство

Зеркало телескопа Хукера, поднимающегося по платной дороге Маунт-Уилсон на грузовике Mack Truck в 1917 году.

Как только проект шестидесятидюймового телескопа был в самом разгаре, Хейл немедленно приступил к созданию большего телескопа. Джон Д. Хукер предоставил необходимое финансирование в размере 45 000 долларов на покупку и шлифовку зеркала, а Эндрю Карнеги предоставил средства на завершение строительства телескопа и купола. Завод Saint-Gobain снова был выбран для отливки заготовки в 1906 году, которая была завершена в 1908 году. После значительных проблем с заготовкой (и возможными заменами) телескоп Хукера был завершен и увидел «первый свет» 2 ноября 1917 года. Как и в случае с шестидесятидюймовым телескопом, подшипникам помогают ртутные поплавки, поддерживающие 100-тонный вес телескопа.

В 1919 г. телескоп Хукера был оснащен специальной насадкой — 6-метровым оптическим астрономическим интерферометром , разработанным Альбертом А. Майкельсоном , гораздо большим, чем тот, который он использовал для измерения спутников Юпитера. Майкельсон смог использовать оборудование для определения точного диаметра звезд, таких как Бетельгейзе , впервые когда-либо был измерен размер звезды. Генри Норрис Рассел разработал свою систему классификации звезд на основе наблюдений с помощью Хукера.

В 1935 году серебряное покрытие, использовавшееся с 1917 года на зеркале Хукера, было заменено более современным и долговечным алюминиевым покрытием, которое отражало на 50% больше света, чем старое серебряное покрытие. Новый метод покрытия зеркал телескопа был впервые опробован на старом 1,5-метровом зеркале.

Рабочие собирают полярную ось телескопа Хукера.

Эдвин Хаббл выполнил множество критических расчетов в ходе работы на телескопе Хукера. В 1923 году Хаббл открыл первую переменную цефеиду в спиральной туманности Андромеды с помощью 2,5-метрового телескопа. Это открытие позволило ему рассчитать расстояние до спиральной туманности Андромеды и показать, что на самом деле это была галактика за пределами нашего Млечного Пути . Хаббл с помощью Милтона Л. Хьюмасона наблюдал величину красного смещения во многих галактиках и в 1929 году опубликовал статью, в которой показано, что Вселенная расширяется.

Правление Хукера в течение трех десятилетий как крупнейшего телескопа подошло к концу, когда консорциум Калифорнийского технологического института и Карнеги завершил свой 200-дюймовый (5,1 м) телескоп Хейла в Паломарской обсерватории , в 144 км к югу, в округе Сан-Диего, Калифорния . Телескоп Хейла увидел первый свет в январе 1949 года.

К 1980-м годам центр астрономических исследований переключился на наблюдение дальнего космоса, для которого требовалось более темное небо, чем то, что можно было найти в районе Лос-Анджелеса, из-за постоянно растущей проблемы светового загрязнения . В 1989 году Институт Карнеги , которому принадлежала обсерватория, передал ее некоммерческому институту Маунт Вилсон. В то время 2,5-метровый телескоп был деактивирован, но он был перезапущен в 1992 году, а в 1995 году он был оснащен системой адаптивной оптики видимого света, а позже, в 1997 году, на нем была размещена система адаптивной оптики UnISIS, лазерной направляющей звезды.

Поскольку использование телескопа для научной работы снова сократилось, было принято решение переоборудовать его для использования в визуальных наблюдениях. Из-за высокого положения фокуса Кассегрена над смотровой площадкой была разработана система зеркал и линз, позволяющая наблюдать из нижней части трубы телескопа. После завершения конверсии в 2014 году 2,5-метровый телескоп начал свою новую жизнь в качестве крупнейшего в мире телескопа, предназначенного для общественного пользования. С сезона наблюдений 2015 г. начались регулярные плановые наблюдения.

Телескоп имеет разрешающую способность 0,05 угловой секунды .

интерферометрия

Астрономическая интерферометрия на горе Вильсон имеет богатую историю. Здесь размещено не менее семи интерферометров. Причина этого в том, что чрезвычайно устойчивый воздух над горой Вильсон хорошо подходит для интерферометрии, использования нескольких точек наблюдения для увеличения разрешения, достаточного для прямого измерения таких деталей, как диаметры звезд.

20-футовый звездный интерферометр

Первым из этих интерферометров был 20-футовый звездный интерферометр. В 1919 г. 100-дюймовый телескоп Хукера был оснащен специальной насадкой — 20-футовым оптическим астрономическим интерферометром, разработанным Альбертом А. Майкельсоном и Фрэнсисом Г. Пизом. Он был прикреплен к концу 100-дюймового телескопа и использовал телескоп в качестве направляющей платформы для поддержания выравнивания с изучаемыми звездами. К декабрю 1920 года Майкельсон и Пиз смогли использовать оборудование для определения точного диаметра звезды, красного гиганта Бетельгейзе, впервые в истории был измерен угловой размер звезды. В следующем году Майкельсон и Пиз измерили диаметры еще 6 красных гигантов, прежде чем достигли предела разрешения 20-футового интерферометра.

50-футовый звездный интерферометр

Чтобы расширить работу 20-футового интерферометра, Пиз, Майкельсон и Джордж Э. Хейл разработали 50-футовый интерферометр, который был установлен в обсерватории Маунт-Вилсон в 1929 году. Он успешно измерил диаметр Бетельгейзе, но, кроме бета Андромеды, не мог измерить звезды, которые еще не были измерены 20-футовым интерферометром.

Оптическая интерферометрия достигла предела доступных технологий, и потребовалось около тридцати лет для более быстрых вычислений, электронных детекторов и лазеров, чтобы снова сделать возможными более крупные интерферометры.

Инфракрасный пространственный интерферометр

Инфракрасный пространственный интерферометр (ISI), управляемый подразделением Калифорнийского университета в Беркли , представляет собой массив из трех 1,65-метровых телескопов, работающих в среднем инфракрасном диапазоне. Телескопы полностью мобильны, и их нынешнее расположение на горе Вильсон позволяет размещать их на расстоянии до 70 метров друг от друга, что дает разрешение телескопа такого диаметра. Сигналы преобразуются в радиочастоты через гетеродинные цепи, а затем комбинируются электронным способом с использованием методов, скопированных из радиоастрономии . Самая длинная 70-метровая базовая линия обеспечивает разрешение 0,003 угловой секунды на длине волны 11 микрометров. 9 июля 2003 г. ISI зафиксировала первые измерения синтеза апертур фазы закрытия в среднем инфракрасном диапазоне.

Один из шести телескопов группы ЧАРА.

ЧАРА-массив

Центр астрономии с высоким угловым разрешением (CHARA), построенный и управляемый Университетом штата Джорджия , представляет собой интерферометр, образованный из шести 1-метровых телескопов, расположенных по трем осям с максимальным расстоянием 330 м. Лучи света проходят через вакуумные трубы, задерживаются и комбинируются оптически, что требует здания длиной 100 метров с подвижными зеркалами на тележках, чтобы поддерживать свет в фазе при вращении Земли. CHARA начала использоваться в научных целях в 2002 г., а "рутинные операции" - в начале 2004 г. В инфракрасном диапазоне интегрированное изображение может иметь разрешение до 0,0005 угловых секунд. Шесть телескопов регулярно используются для научных наблюдений, и по состоянию на конец 2005 года регулярно получаются результаты визуализации. Массив сделал первое изображение поверхности звезды главной последовательности , кроме Солнца, опубликованное в начале 2007 года.

Другие телескопы

61-сантиметровый телескоп, оснащенный инфракрасным детектором, приобретенным у военного подрядчика, был использован Эриком Беклином в 1966 году для определения центра Млечного Пути в первый раз.

В 1968 году Джерри Нойгебауэр и Роберт Б. Лейтон провели первое крупномасштабное исследование неба в ближнем ИК-диапазоне (2,2 мкм) с использованием отражающей тарелки диаметром 157 см, которую они построили в начале 1960-х годов. Известный как инфракрасный телескоп Калифорнийского технологического института , он работал в режиме неуправляемого дрейфового сканирования с использованием фотоумножителя на основе сульфида свинца (II) (PbS), считываемого с бумажных диаграмм. Телескоп сейчас выставлен в Центре Удвар-Хейзи , входящем в состав Смитсоновского музея авиации и космонавтики .

История

Снежный солнечный телескоп (1906 г.)
  • Письма в обсерваторию Маунт-Вилсон являются предметом постоянной выставки в Музее юрских технологий в Лос-Анджелесе, Калифорния . Небольшой зал посвящен коллекции необычных писем и теорий, полученных обсерваторией примерно в 1915–1935 гг. Эти письма также были собраны в книге « Никто больше никогда не сможет иметь те же знания: письма в обсерваторию Маунт-Вилсон, 1915–1935» ( ISBN  0-9647215-0-3 ).
  • Исторический памятник оказался под угрозой во время лесных пожаров в Калифорнии в августе 2009 года .
  • Английский поэт Альфред Нойес присутствовал на «первом свете» телескопа Хукера 2 ноября 1917 года. Нойес использовал эту ночь как место действия в открытии « Наблюдателей неба» , первого тома своей трилогии «Факелоносцы ». стихотворение об истории науки. Согласно его рассказу о ночи, первым объектом, увиденным в телескоп, был Юпитер, а сам Нойес был первым, кто увидел в телескоп одну из лун планеты.
  • В сентябре 2020 года обсерватория была эвакуирована из-за пожара Bobcat . Пламя приблизилось к обсерватории на расстояние 500 футов (150 м) 15 сентября, но 19 сентября обсерватория была объявлена ​​безопасной.

В популярной культуре

Обсерватория была основным местом действия «Ничего за дверью», первого эпизода радиосериала « Тихо, пожалуйста», который впервые вышел в эфир 8 июня 1947 года.

Обсерватория была местом съемок космического эпизода Check It Out! с доктором Стивом Брюле .

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки