Ein einzigartiges Teleskop, das Licht mithilfe einer sich langsam drehenden Schale aus flüssigem Quecksilber anstelle eines stationären Spiegels fokussiert, hat seine Augen zum Himmel über Indien geöffnet. Solche Teleskope wurden schon früher gebaut, aber das 4-Meter International Liquid Mirror Telescope (ILMT) ist das erste große Teleskop, das für die Astronomie als Belohnung für Höhenbeobachter gebaut wurde – das 2450 Meter hohe Devasthal Prize Observatory im Himalaya.
Obwohl sich Astronomen mit dem Blick geradeaus begnügen müssen, ist das 2-Millionen-Dollar-Instrument, das von einem Konsortium aus Belgien, Kanada und Indien gebaut wurde, viel billiger als Teleskope mit Glasspiegeln. Einen Steinwurf vom ILMT entfernt befindet sich das 3,6-Meter-Devasthal Optical Steering Telescope (DOT), das zur gleichen Zeit von derselben belgischen Firma gebaut wurde, aber 18 Millionen Dollar gekostet hat. „Einfache Dinge sind oft die besten“, sagte Projektmanager Jean Sorge von der Universität Lüttich. Einige Astronomen sagen, dass Flüssigspiegel eine ideale Technologie für ein riesiges Teleskop auf dem Mond sind, das möglicherweise aus der Zeit der ersten Sterne im Universum stammt.
Wenn sich eine Schüssel mit reflektierendem flüssigem Quecksilber dreht, zwingt die Kombination aus Schwerkraft und Zentrifugalkraft die Flüssigkeit dazu, eine perfekte parabolische Form anzunehmen, genau wie ein herkömmlicher Teleskopspiegel – aber ohne die Kosten für das Gießen eines leeren Glasspiegels, das Schleifen seiner Oberfläche in Parabeln, und bedecken Sie es mit reflektierendem Aluminium.
Das International Liquid Mirror Telescope (unten links) befindet sich am Devastal Observatory in Indien, zusammen mit dem 3,6-Meter Devastal Optical Telescope (Mitte). Anna und Jan Surdig
Der Traum von ILMT begann Ende der 1990er Jahre. Das schüsselförmige Gefäß mit Quecksilber wurde 2012 nach Indien geliefert, aber der Bau des Teleskopbehälters verzögerte sich. Dann stellten die Forscher fest, dass sie nicht genug Quecksilber hatten. Während sie darauf warten, hat die Covid-19-Pandemie Reisen nach Indien unmöglich gemacht. Schließlich kartierte das Team im April 50 Liter Mercury Spinning und erzeugte eine äquivalente Schicht mit einer Dicke von 3,5 mm. Nach einer so langen Schwangerschaft „sind wir alle sehr glücklich“, sagte Teammitglied Paul Hickson von der University of British Columbia in Vancouver.
Wenn der rotierende Spiegel gerade nach oben blickt, sieht er einen Teil des Himmels, der fast die Größe eines Vollmonds hat, während die Rotation der Erde ihn von der Dämmerung bis zum Morgengrauen über den Himmel scannt. “Schalten Sie es einfach ein und aus”, sagte Hickson. Objekte erscheinen im Bild als lange Linien; Die einzelnen Pixel können dann zu einer Langzeitbelichtung zusammengesetzt werden. Da das Teleskop in aufeinanderfolgenden Nächten ungefähr denselben Himmelsstreifen sieht, können mehrere Nachtbelichtungen hinzugefügt werden, um hochempfindliche Bilder von blassen Objekten zu erhalten.
Alternativ kann das Bild einer Nacht von der nächsten entfernt werden, um zu sehen, was sich geändert hat, und vergängliche Objekte wie Supernovae und Quasare freilegen, die hellen Kerne entfernter Galaxien, die schrumpfen und verblassen, wenn supermassereiche Schwarze Löcher Materie absorbieren. Surday will nach Gravitationslinsen suchen, bei denen die Schwerkraft einer Galaxie oder eines Galaxienhaufens das Licht eines entfernten Objekts wie ein riesiges Vergrößerungsglas krümmt. Empfindliche ILMT-Messungen der Helligkeit des Objekts zeigen die Masse der Linsen der Galaxie und können helfen, die Expansionsrate des Universums abzuschätzen. Eine Studie legt nahe, dass im ILMT bis zu 50 Linsen im Himmelsband zu sehen sind.
Herkömmliche Studien mit Teleskopen wie der Zwicky Transit-Einrichtung in Kalifornien und dem bevorstehenden Vera C. Rubin-Observatorium in Chile decken einen viel größeren Bereich als den Himmel ab. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass sie jede Nacht zur gleichen Anpassung zurückkehren, um nach Änderungen zu suchen. „Wir sind gezwungen, eine Nische zu haben“, sagte Hickson. ilmt hat die zusätzliche Kraft, auf den Punkt zu kommen, und ist mit Werkzeugen ausgestattet, um schnell alle vorbeiziehenden Objekte zu scannen, die sein Nachbar findet. Der Ansatz dieses Markerteams sei „umfassender und wissenschaftlich reichhaltiger“, sagte Dipankar Banerjee, Direktor des Aryabhata Research Institute, das das Devastal Observatory betreibt.
Wenn ILMT erfolgreich ist, könnte die Technologie laut Surday skaliert werden, um viel größere Flüssigkeitsspiegel auf dem Mond zu bauen, einem attraktiven Standort für zukünftige Riesenteleskope, da er weniger seismisch aktiv ist als die Erde und keine Atmosphäre hat. Auf der Erde würde der Effekt von Coriolis aufgrund der Rotation des Planeten die Bewegung von Merkur in Spiegeln verzerren, die größer als 8 Meter sind. Aber der Mond dreht sich langsamer und lässt viel mehr Flüssigkeit zu – allerdings nicht von Merkur. Zu schwer, um zum Mond transportiert zu werden, gefriert es nachts und verdunstet tagsüber. Aber vor mehr als einem Jahrzehnt demonstrierte der Flüssigspiegel-Pionier Ermanno Pora von der Laval University, dass ionische Flüssigkeiten, leicht geschmolzene Salze mit niedrigen Gefrierpunkten, Mondbedingungen standhalten und mit einer dünnen Silberschicht reflektierend gemacht werden können.
In den 2000er Jahren gaben sowohl die NASA als auch die Canadian Space Agency Forschungen zu Teleskopen mit Flüssigkeitsspiegeln auf der Mondoberfläche in Auftrag, setzten sie jedoch nicht fort. Astronomen hoffen, dass das aktuelle Interesse an der Erforschung des Mondes und billige Starts von privaten Raumfahrtunternehmen wie SpaceX die Wiederbelebung ankurbeln werden. Im Jahr 2020 schlug ein Team der University of Texas in Austin das größte Teleskop vor, einen 100-Meter-Flüssigkeitsspiegel, der jahrelang von einem der Pole des Mondes ständig in denselben Himmel blicken wird. Ein solcher Riese konnte schwache Photonentröpfchen von den ersten Sternen sammeln, die das Universum beleuchteten, bevor Galaxien existierten. Der erfahrene Spiegelhersteller Roger Angel von der University of Arizona sagt, er habe „eine einzigartige Nische für ein großartiges Unternehmen [liquid] Ein Spiegel, der über das hinausgeht, was andere können. ”
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