טלסקופ מגלן הענק

טלסקופ מגלן הענק
Giant Magellan Telescope

הדמיית אמן של טלסקופ מגלן הענק בלילה
הדמיית אמן של טלסקופ מגלן הענק בלילה
מידע כללי
מיקום	מצפה הכוכבים לאס קמפאנס, פרובינציה ואסקו (אנ'), מחוז אטקמה (מחוז) אטקמה, צ'ילה צ'ילה
גובה	2,516 מטר מעל פני הים
טלסקופ ראשי
סוג	טלסקופ אופטי
קוטר	25 מטר (כל מראה בקוטר 8.4 מטר)
שטח איסוף	369 מ"ר
הצבה	הגבהה/אזימוט
תחום תדרים	320–25,000 ננומטר
טלסקופ משני
קוטר	3.2 מטר
קואורדינטות	29°02′54″S 70°41′01″W
(למפת צ'ילה מוגדלת)   סנטיאגו איקיקה טמוקו אנטופגסטה לה סרנה ולפראיסו קונספסיון פוארטו מונט פונטה ארנס ארגנטינה בוליביה פרו האוקיינוס האטלנטי האוקיינוס השקט GMT (למפת צ'ילה רגילה)   סנטיאגו איקיקה טמוקו אנטופגסטה לה סרנה ולפראיסו קונספסיון פוארטו מונט פונטה ארנס ארגנטינה בוליביה פרו האוקיינוס האטלנטי האוקיינוס השקט GMT
gmto.org

טלסקופ מגלן הענק (באנגלית: The Giant Magellan Telescope, בראשי תיבות: GMT) הוא טלסקופ מחזיר אור קרקעי גדול במיוחד הנמצא בשלבי בנייה באתר מצפה הכוכבים לאס קמפאנס (אנ') (LCO), בדרום מדבר אטקמה, צ'ילה, דרום אמריקה. הטלסקופ יהיה מורכב משבע מראות זהות בגודלן בקוטר 8.4 מטר כל אחת והאור הראשון של הטלסקופ מתוכנן לשנת 2025. הטלסקופ יפעל בטווח הספקטרום הנראה והתת-אדום (320–25,000 ננומטר) והוא יהיה בקוטר כולל של 24.5 מטר ושטח איסוף קליטת אור שווה ערך לשטח של מראה בקוטר 22 מטר, שהוא כ־368 מ"ר. פרויקט טלסקופ מגלן הענק החל לצקת את המראות הראשיות שלו בשנת 2005 והחל בבניית האתר בשנת 2015. החל משנת 2023, כל שבע המראות הראשיות נוצקו, ייצור המראה הראשונה מתוך שבע מראות משניות אדפטיביות בעיצומה, וייצור תושבת הטלסקופ בעיצומו. תתי מערכות טלסקופ אחרות נמצאות בשלבי תכנון סופיים.^[1][2] הטלסקופ יתחיל לפעול עם ארבע מראות (המראה המרכזית ושלוש מראות צד) ובניית הפרויקט מתוכננת להסתיים בשנת 2029. הטלסקופ נקרא על שם פרדיננד מגלן, מגלה ארצות פורטוגלי מהמאה השש עשרה.^[3][4]

הטלסקופ שעלות בנייתו מוערכת בכ־2 מיליארד דולר הוא פרויקט של תאגיד GMTO, קונסורציום בינלאומי של מוסדות מחקר מובילים המייצגים שש מדינות: אוסטרליה, ברזיל, צ'ילה, ישראל, קוריאה הדרומית וארצות הברית.^[5]

אתר

אתר מצפה הכוכבים לאס קמפאנס. מצד ימין זוג טלסקופי מגלן

מיקום טלסקופ מגלן הענק נמצא באתר מצפי הכוכבים של לאס קמפאנס שנוסד בשנת 1969 ושטחו כ־259 קילומטר מרובע, בדרום מדבר אטקמה פרובינציית ואסקו (אנ'), מחוז אטקמה, צ'ילה, דרום אמריקה. האתר נמצא במרחק של כמאה קילומטר צפונית־מזרחית מבירת מחוז קוקימבו, לה סרנה ומאה ושמונים קילומטר דרומית מבירת פרובינציית קופיאפו (אנ'), העיר קופיאפו (אנ') שבמחוז אטקמה. האתר בבעלות ובתפעול מכון קרנגי למדע והוא כולל מספר טלסקופים כדוגמת זוג טלסקופי מגלן (אנ') בקוטר 6.5 מטר כל אחד וטלסקופים נוספים. מתחם אתר טלסקופ מגלן הענק נמצא בגובה 2,516 מטר מעל גובה פני הים והוא נבחר בגלל ראות אסטרונומית הכוללת דלילות מרכזי אוכלוסייה ותנאים גאוגרפיים נוחים אחרים. שמי הלילה ברוב אזור מדבר אטקמה שמסביב אינם נקיים רק מזיהום אטמוספירי, בנוסף הוא כנראה אחד המקומות הפחות מושפעים מזיהום אור. הגובה הטופוגרפי, הגישה שלו לשמיים הדרומיים, תנאי הראות המעולים, מזג אוויר צלול ויבש מאוד ברוב ימות השנה והעדר זיהום אוויר ואור ממרכזי אוכלוסייה, הופך את האזור לאחד המקומות הטובים ביותר בכדור הארץ לתצפית אסטרונומית לטווח הארוך. מזג האוויר באתר יציב כבר יותר משלושים שנה ולאתר היסטוריה ארוכה של ביצועים מצוינים. ישנם גם גרמי שמיים מעניינים רבים הנראים בעיקר מחצי הכדור הדרומי כמו הענן המגלני הגדול והענן המגלני הקטן, שהם הגלקסיות השכנות הקרובות ביותר אלינו, ומרכז גלקסיית שביל החלב.

מבט אווירי על אתר הבנייה של טלסקופ מגלן הענק

ההכנה העיקרית באתר החלה עם הפיצוץ הראשון לצורך השטחת פסגת ההר ב־23 במרץ 2012. הבניה באתר החלה, עם תחילת סלילת הדרך לאתר הטלסקופ, בנובמבר 2015 והחפירה ליסודות מבנה הסלסקופ, הושלמה במרץ 2019. שטח מתחם אתר הטלסקופ תוכנן מראש כך שיוכל להכיל בעתיד מערך של שני טלסקופים זהים שיעבדו יחדיו ליצירת אינטרפרומטר אסטרונומי יחיד בדומה לשני הטלסקופים האופטיים במצפה הכוכבים קק בהר מאונה קיאה שבהוואי. האזור הוא בעל פעילות ססמית חזקה (אזור גאולוגי של הפחתה לכל אורך הרי האנדים) ולכן התכנון של הטלסקופ ומיתקניו נעשה בהתאם לתקנים לעמידות כנגד רעידות אדמה.

רקע טכנולוגי

טלסקופ מגלן הענק, הוא הראשון מתוך שלושה טלסקופים גדולים מאוד מהדור החדש שעתיד לפתוח מרחב גילוי חדש ולהתייחס לשאלות מפתח באסטרופיזיקה, קוסמולוגיה ובחקר עולמות אחרים. הטלסקופ מתוכנן במערך מעגלי של שבע מראות שמתואמות בקוהרנטיות כמערכת אופטית יחידה עם יכולת רזולוציה גדולה פי 10 מטלסקופ החלל האבל ופי 4 מטלסקופ החלל ג'יימס וב. הטלסקופ יהווה כלי מחקר חדיש עבור כל החוקרים העתידיים לטווח של 50 שנים לפחות. הפיתוח הרעיוני של הטלסקופ החל בשנת 2000, בעקבות טלסקופים מוצלחים בקוטר של 8 מטר בהוואי, צ'ילה ודרום־מערב ארצות הברית. בשנות השמונים של המאה ה־20 פותחו שתי טכנולוגיות שאיפשרו לייצר מראות גדולות יותר מחמש מטר קוטר. טכנולוגיה אחת פותחה על ידי חברת קורנינג (אנ') בארצות הברית וחברת סקוט (אנ') בגרמניה ובה נעשה שימוש בזכוכית זרודור דמוי זכוכית-קרמית (אנ') בעלת מקדם התפשטות תרמית נמוך שאינו משנה צורה בזמן שהטמפרטורה שלו משתנה. הזכוכית שימשה לייצור מראות דקות של הטלסקופ הגדול מאוד (ארבעה טלסקופים עם מראה בקוטר 8.2 מטר כל אחת) בצ'ילה, מראות מצפה הכוכבים ג'מיני (אנ') -הטלסקופ הצפוני בהוואי והדרומי בצ'ילה (שני טלסקופים עם מראה בקוטר 8.1 מטר כל אחת) ומראת הטלסקופ הגדול באיים הקנריים (אנ') (GTC), באי לה פלמה, (מצפה הכוכבים רוק דה לוס מוצ'אצ'וס (אנ') (ORM), עם קוטר מראה 10.4 מטר הבנוי מ־36 מקטעים בצורת משושה). הטכנולוגיה השנייה היא הגישה החלופית שפותחה על ידי רוג'ר אנג'ל (פרופסור לאסטרונומיה ומדעים אופטיים) באוניברסיטת אריזונה, הבנויה על ניסיון מצפה הכוכבים פאלומר בקליפורניה (מראה בקוטר 5.08 מטר) של מראה גדולה מזכוכית בורוסיליקט טהורה, שאפשר לייצר איתה מראות בצורות מורכבות כדוגמת יציקה בתבנית מבנה כוורת (בצורות משושים). שיטה זו מאפשרת ליצור מראות במשקל של כ־80% קלות יותר, דקות יותר ועם אותה קשיחות מבנית. מראות שיוצרו בשיטה זו, נמצאות במצפה הכוכבים MMT (אנ') ‏(MMTO) (מראה בקוטר 6.5 מטר) באריזונה, בטלסקופ הבינוקולארי הגדול (שתי מראות בקוטר 8.4 מטר כל אחת) באריזונה ובטלסקופי מגלן (קוטר כל מראה 6.5 מטר) בצ'ילה. נכון לעשור הראשון של המאה ה־21, הטכנולוגיה ההנדסית מאפשרת מראה ביציקה בודדת עד לקוטר 8.4 מטר. סדרת דיונים בין מספר מוסדות; מכון קרנגי למדע, אוניברסיטת אריזונה, סמית'סוניאן ואחרים, הביאו לצעד הגיוני של מעבר לטלסקופים של 8–10 מטר קוטר מראה. הצילומים האיכותיים שסופקו על ידי זוג טלסקופי מגלן בצ'ילה הביא להחלטה בבחירת הטכנולוגיה לייצור המראות ולבחירת מיקום אתר הטלסקופ בצ'ילה.

ארגון וניהול

פרויקט טלסקופ מגלן הענק מפותח, מתופעל ומנוהל על ידי תאגיד GMTO - The Organization Giant Magellan Telescope שהיא חברה עצמאית ללא מטרות רווח שהוקם מטעם מייסדי הקונסורציום הבינלאומי. התאגיד מנוהל כיום על ידי 12 נציגים מהמוסדות המייסדים, פועל באמצעות דירקטוריון ומקום ההתאגדות בדלאוור, קליפורניה. לתאגיד הסכם שיתוף פעולה עם אוניברסיטת צ'ילה לתצפיות אסטרונומיות של חוקרים מצ'ילה. משרדי התאגיד ממוקמים בפסדינה, קליפורניה ובסנטיאגו דה צ'ילה. ד"ר ונדי פרידמן, יזמה את פרויקט טלסקופ מגלן הגדול וכיהנה כראש דירקטוריון הקונסורציום הבינלאומי של טלסקופ מגלן הענק, משלב היוזמה ב־2003 ועד לשנת 2015. בינואר 2018 חברת WSP Global (אנ') שהיא חברה בינלאומית המספקת שירותי ניהול וייעוץ לסביבה הבנויה והטבעית ממונטריאול, קוויבק, קנדה, זכתה בחוזה לניהול בניית הטלסקופ. העלות המשוערת של הפרויקט היא מעל מיליארד דולר והמימון מגיע מהשותפים המיסדים של המיזם ותורמים פרטיים כדוגמת תעשיין הנפט ג'ורג' מיטשל שתרם 35 מיליון דולר למיזם וריצ'רד פ' קאריס, שתרם 20 מיליון דולר לאוניברסיטת אריזונה עבור מעבדת המראות הנושאת את שמו.^[6] מעבדת המראות היא אחת מקבוצות המחקר במצפה הכוכבים סטיוארט (אנ') שהיא זרוע המחקר של המחלקה לאסטרונומיה באוניברסיטת אריזונה.

מטרות מדעיות

הדמיית טלסקופ מגלן הענק

נתיב האור ב־GMT

טלסקופ מגלן הענק יחקור את המקור ואת האבולוציה של מערכות פלנטריות, אפיונם של כוכבי לכת במערכות שמש חוץ־שמשיות, היווצרות כוכבים, אבולוציית יסודות חומרים כימיים, חורים שחורים, חומר אפל ואנרגיה אפלה, היווצרות ואבולוציה של גלקסיות, איתור ואפיון כוכבי לכת חוץ-שמשיים. מחקר כוכבי לכת במערכות שמש אחרות הוא ליבת המחקר של טלסקופ מגלן הענק. איתור כוכבי לכת סלעיים במרחק של עד שלושים שנות אור מכדור הארץ בעזרת טכניקת מהירות רדיאלית עם דיוק של עשר סנטימטר לשנייה עם ספקטוגרף באור הנראה, איתור סימני חיים באטמוספירות על ידי שימוש בשיטת הליקוי ושימוש בספקטוגרף אופטי (אנ') לאורכי גל אינפרא אדום לקביעת הרכב האטמוספירה של כוכבי הלכת וצילום ישיר של כוכבי לכת במערכות שימשיות קרובות עד שלוש מאות שנות אור, בעזרת שימוש באופטיקה מסתגלת וקרונוגרף.^{[7][8][9][10][11]}

כדי להשיג את היעדים המדעיים שלשמם יזמו את הפרויקט, הטלסקופ יעבוד בסינרגיה עם מספר טלסקופי קרקע וחלל עתידיים, החל מהעשור השלישי והרביעי של המאה ה־21: עם גלאי ליגו - LIGO בלואיזיאנה; עם טלסקופ מצפה הכוכבים ורה רובין (אנ') בצפון צ'ילה; עם מערך קילומטר רבוע באוסטרליה המערבית ודרום אפריקה; עם מערך המילימטרי הגדול אטקמה (אנ') (ALMA) במדבר אטקמה, צ'ילה; עם טלסקופי סקר בשיטת הליקוי (Transient Survey Telescopes); עם טלסקופ החלל ג'יימס וב; עם טלסקופ החלל גאיה; עם טלסקופ החלל ננסי גרייס רומן; עם טלסקופי חלל באורכי גל אינפרא אדום; ועם טלסקופי חלל סורקי רנטגן (שמות הטלסקופים באנגלית: ATHENA, eROSITA, Lynx X-ray).

השוואה

דיאגרמת השוואה בין הגדלים הנומינליים של טלסקופ מגלן הענק וטלסקופים אופטיים בולטים. העיגול האפור בוטל - הטלסקופ הגדול בצורה מכרעת (אנ') ‏(OWL) (בקוטר 100 מטר). ברקע – הרדיו טלסקופ במצפה הכוכבים ארסיבו (בעל מפתח של 305 מטר)

טלסקופ הענק מגלן הוא אחד מסוגי הטלסקופים החדשים הנקראים טלסקופים גדולים במיוחד (אנ') (ELT). טלסקופים גדולים שנמצאים בשלבי בניה בעשור השלישי של המאה ה־21, כוללים את הטלסקופ הגדול במיוחד וטלסקופ השלושים מטר.

#	שם (כינוי)	קוטר	שטח איסוף אור (M1)	גובה	אור ראשון
1	הטלסקופ הגדול במיוחד (ELT)	39.3 מ'	978 מ"ר	3,046 מ'	2025[12]
2	טלסקופ שלושים מטר (TMT)	30 מ'	655 מ"ר	4,050 מ'	2027[13]
3	טלסקופ מגלן הענק (GMT)	24.5 מ'	368 מ"ר	2,516 מ'	2029[14]
4	הטלסקופ הגדול בדרום אפריקה (אנ') (SALT)	11.1 × 9.8 מ'	79 מ"ר	1,798 מ'	2005
5	מצפה הכוכבים קק	10.0 מ'	76 מ"ר	4,145 מ'	1996,1990
6	הטלסקופ הגדול באיים הקנריים (אנ') (GTC)	10.4 מ'	74 מ"ר	2,267 מ'	2007
7	הטלסקופ הגדול מאוד (VLT)	8.2 מ'	50 מ"ר	2,635 מ'	2000-1998
הערה - התאריכים העתידיים לאור הראשון הם זמניים והם עשויים להשתנות

שותפים מייסדים של הפרויקט

הפרויקט מובל על ידי ארצות הברית בשותפות אוסטרליה, ברזיל, דרום קוריאה וצ'ילה כמדינה המארחת. רשימת מוסדות אוניברסיטאיים ומכוני מחקר מובילים השותפים בקונסורציום המתכנן ובונה את פרויקט הטלסקופ:^[15]

• אוניברסיטת אריזונה (המחלקה לאסטרונומיה ומצפה הכוכבים סטיוארט)
• אוניברסיטת המדינה של אריזונה (בית הספר לחקר החלל וכדור הארץ (SESE))
• אסטרונומי אוסטרליה
• האוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה (בית הספר למחקר באסטרונומיה ובאסטרופיזיקה)
• מצפי מכון קרנגי למדע
• אוניברסיטת סאו פאולו (קרן המחקר של סאו פאולו) (אנ') (FAPESP)
• אוניברסיטת הרווארד (מרכז הרווארד-סמיתסוניאן לאסטרופיזיקה (אנ'))
• מכון קוריאה לאסטרונומיה ומדעי החלל (אנ') (KASI)
• סמית'סוניאן (מרכז הרווארד-סמיתסוניאן לאסטרופיזיקה) (CfA)
• אוניברסיטת טקסס A&M
• אוניברסיטת טקסס באוסטין (המחלקה לאסטרונומיה באוניברסיטת טקסס באוסטין)
• אוניברסיטת שיקגו (המחלקה לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה מאוניברסיטת שיקגו)
• מכון ויצמן למדע.^[16]

מצב בניית המראות

מראות הטלסקופ במעבדת המראות בצמוד לאצטדיון אריזונה, (אנ'), טוסון, אריזונה. המעבדה יכולה להכיל עד שלוש מראות בשלבי ביצוע שונים; יציקה, ליטוש ציפוי ובדיקה. בקדמת הצילום ניתן לראות את אחת המראות ממוקמת מתחת למגדל הבדיקה האופטית. על גבי תושבת המראה הסמלילים הבאים מימין לשמאל: אוניברסיטת אריזונה, טלסקופ מגלן הענק, מעבדת המראות ע"ש ריצ'רד פ' קאריס וסמליל תאגיד אוהרה (אנ') - ספק הזכוכית למראות

טלסקופ מגלן הענק יהיה מורכב בסך הכל משבע מראות ראשיות (M1): מראה מרכזית אחת, שישה מראות צדדיים מחוץ לציר ומראה שמינית אשר תשמש כמראה רזרבית לצורך החלפת כל מראה שתעבור תהליך אחזקה הכולל ניקוי וציפוי אלומיניום מחדש. המראות עשויות זכוכית בורוסיליקט ובעלות מבנה של חלת דבש מתחת לפני השטח של כל מראה. לטלסקופ אופטיקה מסתגלת הבנויה משבע מראות משניות (M2) בקוטר 1 מטר כל אחת המתואמות לשבע המראות הראשיות.^[17][18]

• מראה 1 נוצקה באוקטובר 2005 וליטוש המראה הושלמה באוגוסט 2012 עם דיוק של 19 ננומטר ונישלחה לאחסון זמני.
• מראה 2 נוצקה בינואר 2012. ליטוש המראה הסתיים ביולי 2019 ונישלחה לאחסון זמני.
• מראה 3 נוצקה באוגוסט 2013.
• מראה 4 נוצקה בספטמבר 2015. המראה המרכזית עם פתח מרכזי בקוטר 2.4 מטר.
• מראה 5 נוצקה בנובמבר 2017.
• מראה 6 נוצקה במרץ 2021.
• מראה 7 נוצקה בספטמבר 2023.^[19][20]
• מראה 8 מתוכנן.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא טלסקופ מגלן הענק בוויקישיתוף

• אתר האינטרנט הרשמי של טלסקופ מגלן הענק (באנגלית)
• אתר האינטרנט של מעבדת המראות ע"ש ריצ'רד פ' קאריס (באנגלית)
• טלסקופ מגלן הענק, ברשת החברתית אקס (טוויטר)
• טלסקופ מגלן הענק, ברשת החברתית אינסטגרם
• טלסקופ מגלן הענק, סרטונים בערוץ היוטיוב
• ניו יורק טיימס, טלסקופ ענק שנבנה בצ'ילה עשוי לקרב את האדם למצוא חיים מחוץ לכדור הארץ, באתר הארץ, 20 באפריל 2023
• The Biggest Eyes on Earth: Building the Giant Magellan Telescope, הרצאה בערוץ "Carnegie Science", באתר יוטיוב (אורך: 1:10:48), 16 ביוני 2014 (באנגלית)
• Go Inside a Telescope Mirror Factory - To a Billionth of a Meter, סרטון בערוץ "National Geographic", באתר יוטיוב (אורך: 3:27), 1 בדצמבר 2014 (באנגלית)
• This new telescope might show us the beginning of the universe, הרצאה בערוץ "TED", באתר יוטיוב (אורך: 15:38), 22 בספטמבר 2015 (באנגלית)
• Making the mirrors for the Giant Magellan Telescope at the University of Arizona, סרטון בערוץ "UArizona Research", באתר יוטיוב (אורך: 6:20), 15 באפריל 2016 (באנגלית)
• Building the Giant Magellan Telescope, הרצאה בערוץ "KISSCaltech", באתר יוטיוב (אורך: 56:00), 18 ביולי 2017 (באנגלית)
• ASU joins mission to build world's largest, most advanced optical telescope, אנימציה בערוץ "Arizona State University", באתר יוטיוב (אורך: 6:26), 29 בנובמבר 2017 (באנגלית)
• Richard F. Caris Mirror Lab Polishing Video, סרטון בערוץ "Steward Observatory", באתר יוטיוב (אורך: 2:01), 12 בנובמבר 2020 (באנגלית)
• Steward Public Lecture: Imaging Exoplanets and Search for Life with the Giant Magellan Telescope, הרצאה בערוץ "Steward Observatory", באתר יוטיוב (אורך: 1:01:44), 7 באפריל 2021 (באנגלית)

הערות שוליים

1. Proceedings of Spie, Giant Magellan
2. The Giant Magellan Telescope's Final Mirror Fabrication Begins. GMTO.
3. GMT, gmto.org, GMT Fact Sheet.
4. GMT, gmto.org, GMT Science Book 2018.
5. Jamie Carter, New $2 Billion Telescope Will Be Fitted With A ‘Large Earth Finder’, Forbes
6. The University of Arizona, Mirror Lab, About Us, Richard F. Caris Mirror Lab Dedication.
7. GMT, gmto.org, Transforming our Understanding of the Universe.
8. GMT, gmto.org, Exoplanets and GMT Fact Sheet.
9. GMT, gmto.org, Exploring Habitable Planets Around Nearby Stars.
10. GMT, gmto.org, Exoplanets and GMT Fact Sheet.
11. GMT, gmto.org, The Alchemist’s Dream: How the Universe Makes Gold.
12. Extremely Large Telescope, ESO's Extremely Large Telescope, ELT Timeline.
13. TMT International Observatory, About, Timeline.
14. Giant Magellan Telescope, Overview, Quick Facts.
15. Giant Magellan Telescope, GMT Founders
16. רואים רחוק: מכון ויצמן למדע מצטרף לשותפות טלסקופ הענק "מגלן", באתר ynet, 19 באוקטובר 2021
17. GMT, Giant Magellan Telescope – Overview.
18. GMT, gmto.org, Crafting the GMT Mirrors
19. Rahul Rao, Giant Magellan Telescope project casts 7th and final mirror, space.com, September 27, 2023
20. The Giant Magellan Telescope’s Final Mirror Fabrication Begins, giantmagellan.org, September 26, 2023