Αστεροσκοπείο του όρους Γουίλσον

Το τηλεσκόπιο των 60 ιντσών

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.

Το τηλεσκόπιο των 100 ιντσών (2,54 μέτρων)

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΄΄.

Ηλιακά τηλεσκόπια

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.

Συμβολομετρία

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.

Τα υπόλοιπα τηλεσκόπια

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.