暗黒物質の特性から、ビッグバン直後の宇宙の形成方法まで、宇宙で最も古く、最もよく守られていた秘密のいくつかは、それぞれが鏡の広がりを持つ3つの「非常に大きな望遠鏡」の建設が進むにつれて、すぐに明らかになる可能性がありますバスケットボール コートよりも大きい
科学者たちは、競合する望遠鏡 (いずれも 10 年以内に運用が開始される予定) が、一様に熱く不透明な始まりから、物質が物体の内部に集中して光を放つ冷たくて構造化された状態に移行する初期の宇宙を観測できるようになることを望んでいます。宇宙を自由に歩き回れます。
「私たちは基本的に、宇宙が始まってから1億年から5億年の間のギャップについて話している。それは、最初の星や化学元素、ブラック ホール、その他のエキゾチカが初めて存在した時期です」と、ケンブリッジ大学の天文学者である Gerry Gilmore 氏は述べています。
巨大な望遠鏡は、天体がこれまでに放出した最も初期の光のいくつかを過去にさかのぼります。宇宙はビッグバンの直後に気球の表面のように膨らみ、いくつかの場所はここから非常に遠くまで広がっており、最初の光のバーストが今やっと到着しています.この光を分解すると、ハッブル宇宙望遠鏡からのかすかな画像が示唆するように、現在の理論が予測するよりもはるかに早く開発された、宇宙の最初のオブジェクトの構造と化学組成が明らかになります。より良い観測は、空間と時間の誕生と進化の新しい理論につながる可能性が高い、とギルモアは述べた.
それぞれ 9 億ドルから 16 億ドルの範囲の費用がかかると予想される巨大マゼラン望遠鏡、30 メートル望遠鏡、およびヨーロッパ超大型望遠鏡 (それぞれ直径 24.5 メートル、30 メートル、39.3 メートルのセグメント化された鏡を持つ予定) は、既存の光学式望遠鏡を圧倒します。望遠鏡 (現在の最大のものは 10.4 メートル)。望遠鏡とタスクに応じて、5 倍から 200 倍強力になります。
カリフォルニア州カーネギー天文台の天文学者でGMTプロジェクトの責任者であるパトリック・マッカーシー氏は、世界中の大学、政府機関、およびその他の科学組織が、望遠鏡の将来の共有と引き換えに、選択したプロジェクトに資金を提供していると説明しました。プロジェクトに関係のない数人の天文学者によると、シェアを持つことは、今後数十年間、この分野での機関の地位を保証するでしょう。 「あなたが持たざる者の 1 人なら、競争力を維持するために何か他のことを考え出さなければなりません」と McCarthy 氏は言いました。
3 つのプロジェクトは追加の資金調達を求めていますが、建設の初期段階に足を踏み入れています。 GMT プロジェクトのエンジニアは、昨年の春、チリの山頂の敷地を整地しました。 10 月には、望遠鏡の分割された目を形成する 7 つの曲面鏡のうちの最初の鏡の製造を完了しました。一方、TMT プロジェクトと E-ELT プロジェクト (それぞれハワイとチリで建設予定) では、テスト ミラーを製造しています。 3 つのグループすべてが、それぞれの機器の開発を開始しました。
同様のスケジュールでは激しい競争が予想されますが、各望遠鏡には独自のサイズや設計上の利点があるため、最初にスイッチを入れるのはすべてではありません。アリゾナ州ツーソンにある国立光学天文台のディレクターであるデビッド・シルバ氏は、「3年後に発見されたとしても、10億ドルを無駄にすることはないほど十分な発見スペースがあることを知っています」と語った。将来のパートナーシップの可能性について TMT と協議中の国立科学財団。
望遠鏡は、他の世界の喧騒を目撃するのに十分強力です。 「太陽系外惑星探査は、私たちが表面をかじったばかりの領域であり、これらの望遠鏡で大きく爆発するでしょう」と、アリゾナ大学の天文学者であり、GMT のミラー セグメントの製造を監督しているロジャー エンジェルは述べています。 /P>
望遠鏡は、他の恒星を周回する惑星の季節変動を示す可能性のあるスペクトルの変化を監視します。つまり、活発な大気です。彼らは、地球外生命体の化学的特徴を引き出すことさえできます。 「期待されるのは、生化学的レベルでは、生命の特徴はかなり普遍的なものになるということです」と McCarthy 氏は述べています。 Curiosity ローバーは火星の土壌を掘ってこれらの痕跡を探しますが、「同じことを行いますが、太陽系外惑星の分光学を通じてリモートで行います」と彼は説明しました。
銀河の形成と、宇宙全体で物質が凝集する様子を観察する能力は、宇宙の物質の 84% を占めると考えられている目に見えない物質である暗黒物質粒子の特性に新たな制約を課すのに役立ちます.
また、宇宙で最も極端な環境 (超大質量ブラック ホールの端) での事象を観察することにより、科学者は一般相対性理論と量子力学の法則を前例のない精度でテストすることも計画しています。ギルモア氏は、「星がブラックホールに飲み込まれて消滅する際に発生する放射線を調べます。 「光子が均一な速度で発生するか、それとも小さな束で発生するかによって、ブラック ホールの周囲の時空の構造がわかります。」これは、これまで不可能だったと彼は言いました。「なぜなら、ブラック ホールの非常に近くに到達する必要があり、非常に高い解像度が必要だからです。」
これらの次世代設計は、適応光学と呼ばれる技術に依存しています。この技術は、入射光に対する地球の大気の乱流の歪みの影響を取り除きます。 「レーザーを使って空に人工の星を作り、それらを基準として扱い、望遠鏡の視線の乱流を決定します」とシルバは説明しました。毎秒数十回、乱流測定を使用して、望遠鏡内の柔軟なミラーに取り付けられた数千のアクチュエーターを再配置し、それらを再形成して大気の歪みを相殺します。ハワイの 10 メートルのケック望遠鏡を含む小規模な施設では、補償光学が既に使用されています。直径が 2 倍から 4 倍大きい望遠鏡の技術をスケールアップすることは、「リアルタイム コンピューティングの最先端にあるか、それを超えています」と Silva 氏は述べています。
この技術が計画通りに機能すれば、GMT、TMT、および E-ELT は、宇宙で支配的なタイプの電磁放射である光学および近赤外光を、軌道上に浮遊しているかのように鮮明に分解します。 2018 年に 5 年間のミッションで 80 億ドル以上の費用をかけて打ち上げられる予定のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、これらの観測を中赤外線および遠赤外線の範囲でより高い感度で補完します。しかし、宇宙望遠鏡は通常、地上に設置された望遠鏡よりも小さく、高価で、短命です。
「これらの地上設置型望遠鏡が最大 50 年の生産的な科学的寿命を持つことは考えられないことではありません」と Silva 氏は述べています。
当時、3 台の望遠鏡は、天文学、物理学、宇宙論の分野を再構成することができました。科学者たちは、計画された実験に加えて、暗黒エネルギーと呼ばれる神秘的な物質が宇宙に浸透しているという証拠を前世代の 4 メートル望遠鏡が発見した方法で、予期せぬパラダイム シフトの観測に驚かされることを望んでいます。新しい望遠鏡の電源を入れると、マッカーシー氏は次のように述べています。
