Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Nieuw observatorium in Chili – het hoogste ter wereld – heeft tot doel de oorsprong van planeten, sterrenstelsels en meer te onthullen

Het Atacama Observatorium (TAO) van de Universiteit van Tokio op de top van Cerro Chajnantor. Credit:TAO-project uit 2024

Hoe ontstaan ​​planeten? Hoe evolueren sterrenstelsels? En hoe is het universum zelf uiteindelijk begonnen? Een uniek astronomisch observatorium waarvan onderzoekers hopen dat het enkele van de grootste mysteries ter wereld zal ontrafelen, markeert de opening op 30 april 2024.



Op een hoogte van 5.640 meter is het Atacama Observatorium (TAO) van de Universiteit van Tokio, gebouwd op de top van een woestijnberg in het noorden van Chili, het hoogste astronomische observatorium ter wereld, wat het ongeëvenaarde mogelijkheden zou moeten bieden, maar ook enkele nieuwe uitdagingen met zich meebrengt .

Astronomen zullen steeds meer moeite doen om een ​​beter zicht op het heelal te krijgen. Honderden jaren terug in de tijd werden enkele van de eerste lenzen gemaakt voor telescopen om de hemel dichter bij de aarde te brengen. Sindsdien zijn er optische telescopen geweest met spiegels zo groot als gebouwen, radiotelescopen met antennes die zich uitstrekten tussen bergtoppen, en er is zelfs een ruimtetelescoop, de James Webb Space Telescope, verder dan de maan. En nu heeft de Universiteit van Tokio weer een baanbrekende telescoop geopend.

TAO is eindelijk operationeel na 26 jaar plannen en bouwen. Het is officieel het hoogste observatorium ter wereld en kreeg als erkenning daarvoor een Guinness Wereldrecord. Gelegen in de Chileense Atacama-woestijn, niet ver van een ander opmerkelijk observatorium dat vaak wordt gebruikt door astronomen van Japanse instellingen:de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) radiotelescoop. Maar waarom moet TAO zo hoog staan, en welke voor- en nadelen biedt die factor?

"Ik probeer mysteries van het universum op te helderen, zoals donkere energie en oorspronkelijke eerste sterren. Hiervoor moet je de hemel bekijken op een manier die alleen TAO mogelijk maakt", zegt emeritus hoogleraar Yuzuru Yoshii, die leiding heeft gegeven aan het TAO-project al 26 jaar als hoofdonderzoeker sinds 1998. "Natuurlijk bevat het de modernste optica, sensoren, elektronica en mechanismen, maar de unieke grote hoogte van 5.640 meter is wat TAO zo'n helder zicht geeft Op die hoogte is er weinig vocht in de atmosfeer dat het infraroodzicht beïnvloedt.

“De bouw op de top van Cerro Chajnantor was een ongelooflijke uitdaging, niet alleen technisch, maar ook politiek. Ik heb contact onderhouden met inheemse volkeren om ervoor te zorgen dat hun rechten en standpunten in aanmerking worden genomen, met de Chileense regering om toestemming te verkrijgen, met lokale universiteiten voor technische samenwerking, en zelfs het Chileense ministerie van Volksgezondheid om ervoor te zorgen dat mensen op een veilige manier op die hoogte kunnen werken. Dankzij alle betrokkenen kan onderzoek waar ik alleen maar van gedroomd heb binnenkort werkelijkheid worden, en ik zou niet gelukkiger kunnen zijn."

Op 5.640 meter hoogte zorgt de top van Cerro Chajnantor, waar TAO zich bevindt, ervoor dat de telescoop zich boven het meeste vocht kan bevinden dat anders de infraroodgevoeligheid zou beperken. Credit:TAO-project uit 2024

De ongelooflijke hoogte van TAO maakt het moeilijk en gevaarlijk voor mensen om daar te werken. Het risico op hoogteziekte is groot, niet alleen bij bouwwerkzaamheden, maar zelfs voor astronomen die daar werken, vooral 's nachts wanneer sommige symptomen erger kunnen zijn. De vraag is dus:zullen al deze moeite en kosten het waard zijn? Welk soort onderzoek zal het de astronomische gemeenschap bieden, en bij uitbreiding de menselijke kennis?

“Dankzij de hoogte en de droge omgeving zal TAO de enige telescoop op de grond ter wereld zijn die in staat is om midden-infrarode golflengten duidelijk waar te nemen. Dit deel van het spectrum is buitengewoon goed voor het bestuderen van de omgeving rond sterren, inclusief planeetvormende gebieden. ", zegt professor Takashi Miyata, directeur van het Atacama Observatorium van het Instituut voor Astronomie en manager van de bouw van het observatorium.

“En omdat TAO wordt beheerd door de Universiteit van Tokio, zullen onze astronomen er gedurende langere perioden onbeperkte toegang toe hebben, wat essentieel is voor veel nieuwe soorten astronomisch onderzoek dat dynamische verschijnselen onderzoekt die onmogelijk waar te nemen zijn met onregelmatige waarnemingen van gedeelde telescopen. Ik ben al meer dan twintig jaar betrokken bij TAO; als astronoom ben ik erg opgewonden en het echte werk, het maken van waarnemingen, staat op het punt te beginnen", voegde professor Miyata eraan toe.

Er is een breed scala aan astronomische zaken waaraan TAO kan bijdragen, dus onderzoekers zullen verschillende toepassingen hebben voor zijn unieke bevoorrechte instrumenten. Sommige onderzoekers dragen zelfs bij aan BTB door instrumenten te ontwikkelen die specifiek op hun behoeften zijn afgestemd.

"Ons team heeft de Simultaneous-color Wide-field Infrared Multi-object Spectrograph (SWIMS) ontwikkeld, een instrument dat een groot deel van de hemel kan observeren en tegelijkertijd twee golflengten van licht kan waarnemen. Hierdoor kunnen we efficiënt informatie verzamelen over een diverse Een reeks van sterrenstelsels en fundamentele structuren waaruit het universum bestaat, zal analyse van de SWIMS-observatiegegevens inzicht geven in de vorming hiervan, inclusief de evolutie van de superzware zwarte gaten in hun centra", aldus assistent-professor Masahiro Konishi.

"Nieuwe telescopen en instrumenten helpen op natuurlijke wijze de astronomie vooruit te helpen. Ik hoop dat de volgende generatie astronomen TAO en andere telescopen op de grond en in de ruimte zal gebruiken om onverwachte ontdekkingen te doen die ons huidige begrip uitdagen en het onverklaarde verklaren", vervolgde professor Konishi. .

Vanwege de relatieve beschikbaarheid van TAO zouden meer jonge astronomen er gebruik van moeten kunnen maken dan met eerdere generaties telescopen. Als telescoop van de volgende generatie kan TAO opkomend onderzoekstalent de kans bieden hun ideeën uit te drukken op manieren die nooit eerder mogelijk waren.

‘Ik gebruik verschillende laboratoriumexperimenten om de chemische aard van organisch stof in het universum beter te begrijpen, wat ons kan helpen meer te leren over de evolutie van materialen, inclusief de materialen die hebben geleid tot het ontstaan ​​van leven. De betere astronomische waarnemingen van het echte werk kunnen Hoe nauwkeuriger we kunnen reproduceren wat we zien met onze experimenten op aarde. TAO kan enorm helpen als we organisch stof in het midden-infraroodgebied waarnemen", zegt afgestudeerde student Riko Senoo.

"Hoewel ik in de toekomst TAO op afstand zal kunnen gebruiken, zal ik ter plaatse zijn om te helpen bij de constructie van ons gespecialiseerde instrument, de Mid-Infrared Multi-field Imager voor het kijken naar het onbekende heelal (MIMIZUKU). TAO bevindt zich in een afgelegen regio die ik in het dagelijks leven nooit zou kunnen bezoeken, dus ik kijk er enorm naar uit om daar tijd door te brengen", besluit Senoo.

Naarmate de tijd verstrijkt, zullen huidige en toekomstige astronomen ongetwijfeld steeds meer manieren vinden om baanbrekende waarnemingen te doen met TAO. Het team hoopt dat de kenmerken die hem zo nieuw maken – de bediening op afstand, de zeer gevoelige instrumenten en natuurlijk het feit dat een uiterst nauwkeurige telescoop met succes is ontwikkeld om in een lagedrukomgeving te werken – ontwerpers zullen informeren en inspireren. ingenieurs en onderzoekers die overal bijdragen aan astronomische observatiefaciliteiten.

Aangeboden door Universiteit van Tokio