מצפה הכוכבים קק

מצפה הכוכבים קק (שמו המלא - W. M. Keck Observatory) הוא מצפה אסטרונומי השוכן קרוב לפסגת הר מאונה קיאה שבהוואי, בגובה של 4,145 מטר, באתר הנחשב אחד הטובים והחשובים בעולם לתצפיות אסטרונומיות. במצפה שני טלסקופים אופטיים זהים, בעלי מראה ראשית בקוטר 10 מטרים, מה שהופך אותם לטלסקופים השניים בגודלם בעולם, אחרי הטלסקופ הקנרי הגדול. שני הטלסקופים יכולים לעבוד יחד ליצירת אינטרפרומטר אסטרונומי יחיד. מבנה הטלסקופים האופטיים הגדולים שנבנו במהלך שנות ה-90 של המאה ה-20 הם בעלי מראות ראשיות בקוטר 8–10 מטרים. ייצור מראה בגודל כזה הוא אתגר טכנולוגי לא מבוטל. בגלל אורך הגל הקצר יחסית, נדרש דיוק גבוה מאוד בעיצוב המראה (בשונה מטלסקופ רדיו, לדוגמה), מסדר גודל של עשרות בודדות של ננומטרים. דרך אחת להמחיש זאת היא לדמיין שאם היו מייצרים גוף בגודל כדור הארץ, הסטייה המקסימלית המותרת בגובה פני השטח הייתה קטנה ממטר. קושי נוסף נובע מהעובדה שהעומסים על המראה, עקב משקלה העצמי, כוחות הנוצרים על ידי רוחות וכן כוחות המופעלים עליה בזמן שינוי כיוון הטלסקופ, הם משמעותיים מאוד ועלולים לגרום לעיוותים רגעיים ואף לפגיעה בלתי הפיכה. אחד הפתרונות האפשריים להתמודדות עם בעיות אלה הוא הרכבת המראה ממספר מקטעים קטנים יותר שקל יותר לייצרם. במקרה זה עולה הצורך לתפעל את אוסף המראות כיחידה אחת ברמת דיוק גבוהה מאוד, והתקדמות זו היא העיקרית שאפשרה את בנייתם של טלסקופים גדולים, כמו אלה של מצפה קק. כל אחת מהמראות הראשיות של טלסקופי קק מורכבת מ-36 מקטעים משושים אשר פועלים יחד כמראה יחידה, בעזרת מערכת אופטיקה פעילה (שאין לבלבל עם אופטיקה מסתגלת). זוהי מערכת נשלטת מחשב של חיישנים ומנועים, המחוברים לבוכנות ורתמות ומשנים את מיקומו של כל מקטע ביחס לשכניו כפעמיים בשנייה, בדיוק של עד ננומטרים בודדים. המראות עשויות מזכוכית קרמית זרודור, המיוצרת על ידי חברת Schott AG הגרמנית. כל אחד מהטלסקופים מוצב על כנת אלטאזימוט. ניתוח ממוחשב קבע שסוג זה של כנה מספק את החוזק והיציבות המקסימליים לכמות פלדה נתונה, כ-270 טון במקרה זה. המשקל הכולל של כל טלסקופ הוא כ-300 טון. שני הטלסקופים מצוידים במערכת אופטיקה מסתגלת (AO), אשר מפצה על הטשטוש שנגרם על ידי אטמוספירת כדור הארץ. המערכת ממומשת במראה משנית בקוטר של כ-15 ס"מ, אשר משנה את צורתה בקצב גבוה מאוד - כ-1000 עד 2000 פעמים בשנייה. כמערכת האופטיקה המסתגלת הראשונה שהותקנה על טלסקופ גדול, במהלך שנות פעילותה עברה המערכת מספר שדרוגים להרחבת יכולותיה. אחד השיפורים כלל התקנת מערכות לייזר ליצירת כוכב ייחוס מלאכותי בשני הטלסקופים. בנוסף, שני הטלסקופים יכולים לעבוד יחד כאינטרפרומטר קק. המרחק בין שני הטלסקופים הוא 85 מטר, מה שנותן לאינטרפרומטר הפרדה זוויתית (בציר אחד) של 5 מילישניות קשת באורך גל של 2.2 מיקרון, ו-24 מילישניות עבור 10 מיקרון (שני אורכי הגל בתחום התת-אדום). מחסור בטלסקופים נוספים לא מאפשר לאינטרפרומטר קק לעבוד במצב פעולה של סינתזת מפתח (aperture synthesis) ולכן העבודה בו התרכזה באינטרפרומטריית ביטול ומדידות קוטר זוויתי. בספטמבר 2005, הושגה במצפה יכולת אינטרפרומטריית ביטול בפעם הראשונה, עם עומק אפס צנוע של פי 100. מכשור הטלסקופים מצוידים באוסף גדול של מכשירים, הן מצלמות והן ספקטרומטרים, המאפשרים ביצוע תצפיות ברוב חלקי התחום הנראה והתת-אדום הקרוב של הספקטרום. DEIMOS - ספקטרוגרף לצילום חוץ-גלקטי עמוק ומרובה עצמים - בעל יכולת לאסוף תמונת ספקטרום מיותר מ-130 גלקסיות בחשיפה יחידה. במצב פעולה Mega Mask, המכשיר יכול לקחת ספקטרום של יותר מ-1200 עצמים בו-זמנית, על ידי שימוש במסנן צר-סרט מיוחד. HIRES - ספקטרומטר אשל ברזולוציה גבוהה - הגדול והמורכב מבין המכשירים הראשיים של הטלסקופ מפצל את הקרינה המגיעה אליו למדידת עוצמה מדויקת בכל אחד מאלפי ערוצי הצבע שלו. יכולותיו הספקטרליות אפשרו תגליות פורצות דרך רבות, כגון גילוי כוכבי לכת חוץ-שמשיים ועדויות ישירות לתאוריית המפץ הגדול. מכשיר זה גילה כוכבי לכת חוץ-שמשיים יותר מכל כלי וטלסקופ אחרים בעולם. LRIS - ספקטרוגרף צילום ברזולוציה נמוכה - כלי מדידה לקרינה בעוצמה נמוכה המסוגל ליצור ספקטרום ותמונות של העצמים המוכרים הרחוקים ביותר ביקום הנראה. NIRC - מצלמת תת-אדום קרוב - מצלמה זו של קק 1 היא בעלת רגישות גבוהה, כך שהיא מסוגלת לגלות שווה ערך לאור נר יחיד על הירח. רגישות זו הופכת אותה לכלי מועיל למחקרים אולטרה עמוקים של היווצרות ואבולוציית גלקסיות, חיפוש אחר פרוטו-גלקסיות וצילום סביבות של קוואזרים. המצלמה סיפקה הזדמנות למחקרים פורצי דרך של המרכז הגלקטי וכן משמשת לחקר דיסקות פרוטו-פלנטריות (סביב כוכבים צעירים) ואזורי יצירת כוכבים מסיביים. NIRC-2 - מצלמת תת-אדום קרוב מדור שני, העובדת עם מערכת האופטיקה המסתגלת של המצפה ומשמשת לספקטרוסקופיה ויצירת תמונות קרקעיות ברזולוציה גבוהה מאוד בתחום 1–5 מיקרון. מחקרים אופייניים כוללים מיפוי פני שטח של גופי מערכת השמש, חיפוש כוכבי לכת חוץ-שמשיים וכן ניתוח מורפולוגי של גלקסיות רחוקות. NIRSPEC - ספקטרומטר תת-אדום קרוב זה חוקר גלקסיות רדיו בהיסט-לאדום גבוה מאוד, אופן תנועה וסוגי כוכבים הממוקמים קרוב למרכז הגלקטי, אופיים של ננסים חומים, אזורים מרכזיים בגלקסיות יצירת כוכבים, גרעיני גלקסיות פעילות, כימיה בין-כוכבית, פיזיקה כוכבית ומדעי מערכת השמש. OSIRIS - ספקטרוגרף צילום מדכא-OH לתחום התת-אדום הקרוב - המכשיר, שעובד עם מערכת האופטיקה המסתגלת, לוקח ספקטרום בשדה ראייה קטן כדי ליצור סדרת תמונות באורכי גל שונים. כמו כן, הוא מאפשר לסנן אורכי גל בהם אטמוספירת כדור הארץ היא בעלת בהירות גבוהה עקב פליטה ממולקולות OH (הידרוקסיל), ולכן מאפשר גילוי עצמים חיוורים פי 10 משהתאפשר בעבר. היסטוריה וארגון ב-1985, הווארד קק, העומד בראש מוסד קק (הנקרא על שם אביו), החליט לתרום 70 מיליון דולר למימון, תכנון ובנייה של טלסקופ שייקרא על שם הארגון. בסיום תהליך הבנייה, מחיר הקמת המתקן הגיע ל-140 מיליון דולר, והכסף הנוסף גויס על ידי מוסד קק והגיע מתרומות ומענקים פרטיים. כיום מצפה קק מנוהל על ידי האיגוד למחקר אסטרונומי של קליפורניה, מוסד ללא כוונות רווח שחבר המנהלים שלו כולל נציגים מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה (קאלטק) ואוניברסיטת קליפורניה. נאס"א הצטרפה לשותפות באוקטובר 1996, כאשר קק II החל בתצפיות, 3 שנים לאחר קק I. זמן תצפית מוקצה על ידי המוסדות השותפים בפרויקט: קאלטק, אוניברסיטת הוואי ואוניברסיטת קליפורניה מקבלות הצעות מחקר ממדענים העובדים במוסדות אלה, נאס"א מקבלת הצעות מחוקרים הפועלים בארצות הברית, והמצפה האופטי האסטרונומי הלאומי (NOAO) מקבל הצעות מחוקרים ברחבי העולם. ראו גם הטלסקופ הגדול מאוד קישורים חיצוניים אתר האינטרנט הרשמי של מצפה הכוכבים קק (באנגלית) מצפה הכוכבים קק, ברשת החברתית פייסבוק מצפה הכוכבים קק, סרטונים באתר Vimeo האתר הרשמי של מצפה מאונה קיאה ארכיון המצפה רשימת הטלסקופים במצפה מאונה קיאה, עם המחשה גרפית של גודל המראות לוח זמנים של התצפיות במתקן הערך "מצפה הכוכבים ע"ש קק", באתר אסטרופדיה topic/Keck-telescopes מצפה הכוכבים קק, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) הערות שוליים