Αστεροσκοπείο του όρους Γουίλσον

Το Αστεροσκοπείο του όρους Γουίλσον (Mount Wilson Observatory) είναι αστεροσκοπείο που βρίσκεται στην Κομητεία του Λος Άντζελες, στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ, 145 χλμ. βορειοδυτικά του Αστεροσκοπείου του Πάλομαρ. Πήρε το όνομά του από το Όρος Γουίλσον της οροσειράς Σαν Γκάμπριελ, στην κορυφή του οποίου βρίσκεται. Το Αστεροσκοπείο στεγάζει δύο τηλεσκόπια σημαντικά για την ιστορία της αστρονομίας: το τηλεσκόπιο των 60 ιντσών (152,4 cm) και το τηλεσκόπιο των 100 ιντσών (2,54 μέτρων, πάντα εννοείται η διάμετρος του κύριου κατόπτρου), το οποίο ήταν το μεγαλύτερο στον κόσμο από την κατασκευή του το 1917 μέχρι το 1948, οπότε ξεπεράστηκε από το διπλάσιας διαμέτρου τηλεσκόπιο του Πάλομαρ. Το Αστεροσκοπείο του όρους Γουίλσον βρίσκεται σε υψόμετρο 1.742 μέτρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας και οι γεωγραφικές συντεταγμένες του είναι πλάτος 34° 13΄ 29΄΄ βόρειο και μήκος 118° 3΄26΄΄ δυτικό. Εξαιτίας του στρώματος αναστροφής που παγιδεύει την καπνομίχλη πάνω από το Λος Άντζελες, το όρος Γουίλσον έχει σταθερότερη ατμόσφαιρα από οποιαδήποτε άλλη τοποθεσία στη Βόρεια Αμερική, κάτι που το καθιστά ιδανικό για αστρονομικές παρατηρήσεις, ιδιαίτερα συμβολομετρικές. Η αυξημένη φωτορύπανση από την πόλη του Λος Άντζελες έχει περιορίσει την ικανότητα του αστεροσκοπείου για αστρονομική έρευνα πρώτης ποιότητας, αλλά παραμένει ένα παραγωγικό ερευνητικό κέντρο, με πολλά παλαιότερα και νέα επιστημονικά όργανα. Το αστεροσκοπείο ξεκίνησε ως ιδέα και ιδρύθηκε από τον Τζορτζ Χέιλ, ο οποίος είχε ήδη κατασκευάσει το μεγαλύτερο διοπτρικό τηλεσκόπιο του κόσμου στο Αστεροσκοπείο Γιέρκς. Το «Ηλιακό Αστεροσκοπείο του όρους Γουίλσον» χρηματοδοτήθηκε αρχικώς από το Ίδρυμα Κάρνετζι της Ουάσινγκτον το 1904.

 Ο Τζορτζ Χέιλ δέχθηκε τη βάση του κατόπτρου των 60 ιντσών, που κατασκευάσθηκε στο υαλουργείο του Σεν Γκομπέν στη Γαλλία, το 1896 ως δώρο από τον πατέρα του, Γουίλιαμ. Το πάχος του ήταν 19,05 cm και ζύγιζε 862 κιλά. Ωστόσο μόλις το 1904 ο Χέιλ εξασφάλισε επαρκή χρηματοδότηση από το Ίδρυμα Κάρνετζι για να κτίσει ένα αστεροσκοπείο που να το στεγάσει. Η διαμόρφωση του κατόπτρου άρχισε το 1905 και διάρκεσε δύο χρόνια. Η βάση στηρίξεως και το σώμα του τηλεσκοπίου κατασκευάσθηκαν στο Σαν Φραντσίσκο και μόλις που διασώθηκαν από τον ισχυρό σεισμό του 1906. Η μεταφορά των μερών του οργάνου στην κορυφή του βουνού ήταν ένα μεγάλο γεγονός για τα τεχνικά μέσα της εποχής εκείνης. Το τηλεσκόπιο λειτούργησε για πρώτη φορά στις 8 Δεκεμβρίου 1908. Μέχρι το 1917 ήταν και αυτό το μεγαλύτερο σε λειτουργία τηλεσκόπιο στον κόσμο. Το κατοπτρικό τηλεσκόπιο των 60 ιντσών υπήρξε ένα από τα πλέον επιτυχημένα στην αστρονομική ιστορία. Ο σχεδιασμός του και η φωτοσυλλεκτική ισχύς του επέτρεψαν πρωτοπόρες φασματοσκοπικές αναλύσεις, μετρήσεις παραλλάξεων, φωτογράφηση νεφελωμάτων και φωτογραφική φωτομετρία. Παρά το ότι ξεπεράσθηκε σε διάμετρο από το τηλεσκόπιο των 100 ιντσών μόλις εννέα χρόνια αργότερα, το όργανο αυτό παρέμεινε ένα από τα μεγαλύτερα σε χρήση επί δεκαετίες ακόμα. Το 1992 το τηλεσκόπιο των 60 ιντσών εξοπλίσθηκε με ένα από τα πρώτα συστήματα προσαρμοστικών οπτικών, το Atmospheric Compensation Experiment (ACE). Το σύστημα αυτό βελτίωσε τη διακριτική ικανότητα του οργάνου από το 0,5 ως 1,0΄΄ σε 0,07΄΄. Σήμερα το τηλεσκόπιο αυτό χρησιμοποιείται για το γενικό κοινό και είναι το μεγαλύτερο στον κόσμο που χρησιμοποιείται για τέτοιο σκοπό. Πριν ακόμα το τηλεσκόπιο των 60 ιντσών εγκατασταθεί, ο Χέιλ άρχισε τις ενέργειες για την κατασκευή ενός ακόμα μεγαλύτερου τηλεσκοπίου. ο Τζων Χούκερ στάθηκε ο κρίσιμος χρηματοδότης για αυτό, μαζί με τον Άντριου Κάρνετζι. Το υαλουργείο του του Σεν Γκομπέν επιλέχθηκε και πάλι για τη χύτευση μιας βάσεως κατόπτρου το 1906, την οποία ολοκληρωσε το 1908. Μετά από αρκετά προβλήματα με τη βάση αυτή, το τηλεσκόπιο των 100 ιντσών ολοκληρώθηκε και λειτούργησε για πρώτη φορά στις 2 Νοεμβρίου 1917. Η βάση του κατόπτρου ζύγιζε αρχικώς πάνω από δύο τόνους και χρειάσθηκε πάνω από ένα έτος για να κρυώσει αρκετά αργά ώστε να μη ραγίσει. Το νέο τηλεσκόπιο εξοπλίσθηκε το 1919 με ένα οπτικό αστρονομικό συμβολόμετρο που κατασκεύασε ο Άλμπερτ Μάικελσον, πολύ μεγαλύτερο από αυτό που είχε ήδη χρησιμοποιήσει για να μετρήσει τους δορυφόρους του Δία. Ο Μάικελσον μπόρεσε να χρησιμοποιήσει το νέο όργανο για να προσδιορίσει τις ακριβείς διαμέτρους αστέρων όπως ο Μπετελγκέζ και αυτή ήταν η πρώτη φορά που μετρήθηκαν οι διαστάσεις ενός αστέρα. Ο Χένρι Νόρις Ράσελ ανέπτυξε το σύστημά του για την ταξινόμηση των αστέρων βασιζόμενος σε παρατηρήσεις με το τηλεσκόπιο των 100 ιντσών. Το 1935 η επαργύρωση του κατόπτρου αντικαταστάθηκε με επίστρωση αλουμινίου, που ανακλούσε 50% περισσότερο φως. Η νέα μέθοδος για την επίστρωση κατόπτρων τηλεσκοπίων δοκιμάσθηκε για πρώτη φορά στο παλαιότερο όργανο των 60 ιντσών. Ο Έντγουιν Χαμπλ πραγματοποίησε τις κορυφαίες του παρατηρήσεις με το τηλεσκόπιο των 100 ιντσών. Ανεκάλυψε ότι κάποια «νεφελώματα» ήταν στην πραγματικότητα γαλαξίες έξω από τον δικό μας. Με τη βοήθεια του Μίλτον Χιούμασον ο Χαμπλ διαπίστωσε ότι όλα σχεδόν τα φάσματα των μακρινών γαλαξιών ήταν μετατοπισμένα προς το ερυθρό, πράγμα που έδειχνε ότι το Σύμπαν διαστέλλεται. Η τριακονταετής «βασιλεία» του τηλεσκοπίου αυτού ως του μεγαλύτερου στον κόσμο τελείωσε το 1948, όταν η κοινοπραξία του Καλτέκ με το Κάρνετζι ολοκλήρωσε το τηλεσκόπιο Χέιλ των 200 ιντσών στο Αστεροσκοπείο του Πάλομαρ. Η μελέτη των μακρινών γαλαξιών, σμηνών γαλαξιών κλπ., που κυριαρχεί περισσότερο σήμερα στην αστρονομική έρευνα, απαιτεί πιο σκοτεινούς ουρανούς από αυτούς στην ευρύτερη περιοχή του Λος `Αντζελες, εξαιτίας του προβλήματος με τη φωτορύπανση. Το 1986 το Ίδρυμα Κάρνετζι, που διοικούσε το αστεροσκοπείο, το μεταβίβασε στο μη κερδοσκοπικό σωματείο Mount Wilson Institute. Τότε το τηλεσκόπιο των 100 ιντσών βγήκε από την ενεργό δράση, αλλά επαναλειτούργησε το 1992 και εξοπλίσθηκε με προσαρμοστικά οπτικά. Παραμένει ένα από τα πιο διακεκριμένα επιστημονικά όργανα του εικοστού αιώνα. Το τηλεσκόπιο αυτό, με τη χρήση προσαρμοστικών οπτικών, έχει διακριτική ικανότητα 0,05΄΄. Υπάρχουν τρία ηλιακά τηλεσκόπια στο όρος Γουίλσον, τα δύο εκ των οποίων χρησιμοποιούνται σήμερα για έρευνα, αποκαλούμενα και ηλιακοί πύργοι εξαιτίας της κατασκευής τους. Ο πύργος των 18 μέτρων ολοκληρώθηκε το 1908, ενώ των 46 μέτρων το 1912. Το ηλιακό τηλεσκόπιο Σνόου, κατασκευής του 1904, χρησιμοποιείται για εκπαιδευτικού χαρακτήρα επιδείξεις. Τα ερευνητικά τηλεσκόπια πραγματοποιούν παρατηρήσεις ηλιοσεισμολογίας και άλλων μεταβολών στη φύση του Ηλίου. Ο εξαιρετικά σταθερός αέρας πάνω από το όρος Γουίλσον είναι ιδανικός για συμβολομετρικές παρατηρήσεις, που χρησιμοποιούν πολλαπλά τηλεσκόπια για την επαύξηση κατά πολύ της διακριτικής ικανότητας (μεγέθυνση). Καθώς προαναφέρθηκε, ο Άλμπερτ Μάικελσον έκανε εδώ τις πρώτες μετρήσεις άλλων αστέρων στην ιστορία το 1919. Το Υπέρυθρο Χωρικό Συμβολόμετρο (Infrared Spatial Interferometer, ISI) είναι μία διάταξη τριών τηλεσκοπίων των 165 cm που λειτουργούν στο μέσο υπέρυθρο. Τα όργανα αυτά κινούνται με ακρίβεια στην κορυφή του όρους Γουίλσον με τη μεταξύ τους απόσταση να μπορεί να φθάσει μέχρι τα 70 μέτρα, με αποτέλεσμα τη θεωρητική διακριτική ικανότητα ενός τηλεσκοπίου αυτής της διαμέτρου. Τα σήματά τους μετατρέπονται σε ραδιοσυχνότητες από ετερόδυνα κυκλώματα και στη συνέχεια συνδυάζονται ηλεκτρονικώς με τη χρήση τεχνικών που έχουν αναπτυχθεί στη ραδιοαστρονομία. Το ISI λειτουργείται από τμήμα του Πανεπιστημίου του Μπέρκλεϊ. Στη μέγιστη απόσταση (70 μέτρα) η διάταξη δίνει διακριτική ικανότητα 0,003 του δευτερολέπτου της μοίρας σε μήκος κύματος 11 μm. Στις 9 Ιουλίου 2003 το ISI κατέγραψε τις πρώτες του μετρήσεις στο μέσο υπέρυθρο. Αντιστοίχως, η διάταξη CHARA (Center for High Angular Resolution Astronomy = Κέντρο Αστρονομίας Υψηλής Διακριτικής Ικανότητας) είναι ένα συμβολόμετρο από 6 τηλεσκόπια του 1 μέτρου που είναι διατεταγμένα κατά μήκος τριων αξόνων με μέγιστο διαχωρισμό 330 μέτρα. Οι ακτνίες του φωτός ταξιδεύουν μέσα από σωλήνες κενούς από αέρα και συνδυάζονται οπτικώς, πράγμα που απαιτεί ένα κτίσμα μήκους 100 μέτρων με κινούμενα κάτοπτρα για να διατηρείται το φως σε φάση καθώς η Γη περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της. Η CHARA λειτουγείται από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Τζώρτζια και άρχισε να χρησιμοποιείται από το 2002-2004. Στο υπέρυθρο η συνδυασμένη εικόνα μπορεί να διακρίνει γωνιακές λεπτομέρειες της τάξεως του 0,0005 του δευτερολέπτου της μοίρας. Τηλεσκόπιο των 61 cm με ανιχνευτή υπέρυθρου χρησιμοποιήθηκε από τον Έρικ Μπέκλιν το 1966 από το όρος Γουίλσον για τον προσδιορισμό του κέντρου του Γαλαξία για πρώτη φορά. Το 1968 η πρώτη μεγάλης εκτάσεως επισκόπηση του ουρανού στο εγγύς υπέρυθρο (2,2 µm) έγινε από τους Τζέρι Νόιγκεμπάουερ και Ρόμπερτ Λέιτον με τη χρήση ενός ανακλαστήρα 157,5 cm δικής τους κατασκευής. Επιστολές προς το Αστεροσκοπείο του όρους Γουίλσον αποτελούν μία μόνιμη έκθεση στο Museum of Jurassic Technology του Λος `Αντζελες: μία μικρή αίθουσα είναι αφιερωμένη σε μία συλλογή ασυνήθιστων επιστολών και θεωριών που έφθασαν στο αστεροσκοπείο από το 1915 ως το 1935 περίπου, οι οποίες έχουν εκδοθεί και σε βιβλίο (ISBN 0-9647215-0-3). Το Αστεροσκοπείο απειλήθηκε από τις πυρκαγιές του Αυγούστου 2009. Ο ποιητής Άλφρεντ Νόυς ήταν παρών κατά την πρώτη λειτουργία του τηλεσκοπίου των 100 ιντσών, στις 2/11/1917. Ο Νόυς έβαλε εκείνη τη νύχτα ως το πλαίσιο στην αρχή του Watchers of the Sky, του πρώτου τόμου της τριλογίας του The Torchbearers, ένα επικό ποίημα για την ιστορία της επιστήμης. Σύμφωνα με τη δική του αφήγηση για τη νύχτα εκείνη, το πρώτο σώμα που είδαν με το το νέο τηλεσκόπιο ήταν ο πλανήτης Δίας και ο ίδιος ο ποιητής υπήρξε ο πρώτος που είδε έναν από τους δορυφόρους του μέσα από το τηλεσκόπιο. Αστεροσκοπείο του Πάλομαρ Κατάλογος των μεγαλύτερων κατοπτρικών τηλεσκοπίων Χρονολογικός κατάλογος των μεγαλύτερων τηλεσκοπίων Ο επίσημος ιστότοπος Το τηλεσκόπιο των 100 ιντσών Εικόνα από τη Webcam στον ηλιακό πύργο των 46 μέτρων Η διάταξη CHARA Η διάταξη ISI Mount Wilson Observatory Clear Sky Clock Γράμματα προς το Αστεροσκοπείο, 1915-1935 "Telescope's Five Ton Eye Is Restored With Silver", January 1931, Popular Mechanics