Αστεροσκοπείο Κεκ

Το αστεροσκοπείο Γ.Μ. Κεκ (W.M. Keck Observatory) είναι ένα αστεροσκοπείο που βρίσκεται σε πολύ μεγάλο υψόμετρο, 4145 μέτρων, κοντά στην κορυφή του ηφαιστείου Μάουνα Κέα στη Χαβάη. Στεγάζει δύο δίδυμα τηλεσκόπια, τα Κεκ Ι και Κεκ ΙΙ, που με πλάτος 10 μέτρων είναι τα μεγαλύτερα του κόσμου σε διάμετρο, μετά το Μέγα Τηλεσκόπιο των Καναρίων. Ο συνδυασμός της εξαιρετικής τοποθεσίας και των πολύ μεγάλων τηλεσκοπίων του Αστεροσκοπείου Γ.Μ. Κεκ έχει συνεισφέρει σημαντικά στην αστρονομική έρευνα. Οι γεωγραφικές συντεταγμένες του είναι πλάτος 19° 49΄ 35΄΄ βόρειο και μήκος 155° 28΄30΄΄ δυτικό.

 Ιστορία και τηλεσκόπια 
Με βάση ένα σχέδιο που χρονολογείται από το 1977, επιστήμονες και τεχνικοί στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια και στα Εργαστήρια Λώρενς στο Μπέρκλεϋ ανέπτυξαν την τεχνολογία για την κατασκευή ενός μεγάλου επίγειου τηλεσκοπίου. Στη συνέχεια αναζήτησαν χρηματοδότη. Το 1985 ο Χάουαρντ Κεκ, το δεύτερο από τα 6 παιδιά του επιχειρηματία πετρελαίων Γουίλιαμ Μάυρον Κεκ (ο οποίος είχε πεθάνει το 1963), δώρισε 70 εκατομμύρια δολάρια για την κατασκευή αρχικώς του ενός τηλεσκοπίου, με τον όρο να δοθεί στο όργανο το όνομα του πατέρα του. Η κατασκευή του Κεκ Ι άρχισε τον Σεπτέμβριο του 1985,ενώ η πρώτη μερική χρήση του («πρώτο φως») έγινε στις 24 Νοεμβρίου 1990. Μετά το 1986, περαιτέρω δωρεές επέτρεψαν την κατασκευή του δεύτερου τηλεσκοπίου, αρχίζοντας το 1991. Οι επιστημονικές παρατηρήσεις του Κεκ Ι άρχισαν τον Μάρτιο του 1993, ενώ η πρώτη χρήση του Κεκ ΙΙ σημειώθηκε στις 23 Ιανουαρίου 1996.

Το τεχνολογικό επίτευγμα που επέτρεψε την κατασκευή των μεγάλων αυτών κατοπτρικών τηλεσκοπίων ήταν η δυνατότητα λειτουργίας πολλών μικρότερων κατόπτρων ως ένα μόνο συνεχές κάτοπτρο. Στην περίπτωση των τηλεσκοπίων Κεκ, το καθένα από τα κύρια κάτοπτρα αποτελείται από 36 εξαγωνικά κάτοπτρα που λειτουργούν ως ένα. Είναι κατασκευασμένα από Zerodur (κεραμύαλο από τη γερμανική εταιρεία Schott AG. Το κάθε εξαγωνικό κάτοπτρο συγκρατείται στη θέση του με ένα σύστημα ενεργών οπτικών, που συνδυάζει εξαιρετικά άκαμπτες δομές στηρίξεως με τρία έμβολα κάτω από το κάθε εξαγωνικό κάτοπτρο. Κατά τη διάρκεια των παρατηρήσεων το ελεγχόμενο από υπολογιστή σύστημα αισθητήρων και εμβόλων ρυθμίζει τη θέση του κάθε εξαγώνου σε σχέση με τα γειτονικά του με ακρίβεια 4 δισεκατομμυριοστών του μέτρου, 2 φορές ανά δευτερόλεπτο. Αυτές οι ρυθμίσεις αντιρροπούν την επίδραση της βαρύτητας καθώς το τηλεσκόπιο κινείται, όπως και άλλα περιβαλλοντικά φαινόμενα, όπως η συστολή λόγω ψύξεως, που μπορεί να μεταβάλουν το σχήμα των κατόπτρων. Αμφότερα τα τηλεσκόπια Κεκ έχουν αλταζιμουθιακή στήριξη, όπως και τα περισσότερα τηλεσκόπια της τάξεως των 8-10 μέτρων, επειδή μία ισημερινή στήριξη θα ήταν πολύ βαρύτερη και δαπανηρότερη. Ακόμα και έτσι, η στήριξη για το καθένα από τα δύο τηλεσκόπια Κεκ ζυγίζει περίπου 270 τόνους. Το συνολικό βάρος του κάθε τηλεσκοπίου ανέρχεται σε περισσότερους από 300 τόνους.

Με διάμετρο 10 μέτρων, το (σύνθετο) κύριο κάτοπτρο του κάθε τηλεσκοπίου Κεκ συλλέγει φως από μία επιφάνεια 75,76 τετραγωνικών μέτρων, και από αυτή την άποψη είναι ισχυρότερο από το Μέγα Τηλεσκόπιο των Καναρίων, που μπορεί να χρησιμοποιήσει το φως από μέρος μόνο, εμβαδού 73,4 τετρ. μέτρων, της επιφάνειας του κύριου κατόπτρου.

Η διακριτική ικανότητα του κάθε τηλεσκοπίου Κεκ είναι 0,04 ως 0,4 δευτερόλεπτα της μοίρας, ανάλογα με τον στόχο και τα όργανα που χρησιμοποιούνται, ενώ η εστιακή απόσταση είναι 17,5 μέτρα (εστιακός λόγος f/1,75).

Διοίκηση
Το Αστεροσκοπείο Γ.Μ. Κεκ διοικείται από την «California Association for Research in Astronomy», μία μη-κερδοσκοπική εταιρεία της οποίας το διοικητικό συμβούλιο περιλαμβάνει αντιπροσώπους από το Καλτέκ και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. Η NASA εισήλθε στην εταιρεία τον Οκτώβριο του 1996.

Εξοπλισμός
Τα τηλεσκόπια Κεκ είναι εξοπλισμένα με αρκετά διαφορετικά παρατηρησιακά όργανα, τόσο εικονοληπτικά όσο και φασματομετρικά, που επιτρέπουν παρατηρήσεις στο ορατό και στο εγγύς υπέρυθρο φως.
 MOSFIRE  Το MOSFIRE είναι ένα όργανο «τρίτης γενιάς», κατασκευασμένο ειδικά για τα τηλεσκόπια Κεκ. Η πρώτη χρήση του έγινε στο Κεκ Ι στις 4 Απριλίου 2012. Το όνομά του είναι τα αρχικά των λέξεων Multi-Object Spectrograph For Infra-Red Exploration = «Φασματογράφος Πολλών Αντικειμένων Για Εξερεύνηση στο Υπέρυθρο», αλλά είναι ταυτόχρονα και μία κάμερα ευρέος πεδίου για το εγγύς υπέρυθρο, σε μήκη κύματος από 0,97 ως 2.41 μm. Η σχεδίαση του οργάνου έγινε από ομάδες αποκλειστικά πανεπιστημίων της Καλιφόρνια
 DEIMOS  Ο «Φασματογράφος Πολλών Αντικειμένων για Βαθιά Εξωγαλαξιακή Απεικόνιση», όπως μεταφράζονται τα αρχικά αυτά, μπορεί να συλλέξει φάσματα από 130 και πλέον γαλαξίες ταυτόχρονα. Στη λειτουργία "Mega Mask", ο DEIMOS μπορεί να λάβει φάσματα άνω των 1200 σωμάτων ταυτόχρονα με τη χρήση ενός ειδικού φίλτρου.
 HIRES  Το μεγαλύτερο και πιο σύνθετο μηχανικά από τα βασικά όργανα του Κεκ, το «Κλιμακωτό Φασματόμετρο Υψηλής Αναλύσεως» είναι σε θέση να μετρά με ακρίβεια την ένταση του φωτός σε καθένα από χιλιάδες χρώματα του φάσματος στο οποίο αναλύει το φως που δέχεται. Η ικανότητα αυτή είχε ήδη ως αποτέλεσμα πολλές ανακαλύψεις, όπως την ανίχνευση εξωηλιακών πλανητών και ευθεία παρατηρησιακή υποστήριξη για ένα μοντέλο της θεωρίας της Μεγάλης Αρχικής Εκρήξεως. Το HIRES έχει ανιχνεύσει περισσότερους εξωηλιακούς πλανήτες από οποιοδήποτε άλλο όργανο στον κόσμο. Μπορεί να μετρήσει αντίστοιχες διαφορές στην ακτινική ταχύτητα 1 μέτρου ανά δευτερόλεπτο. Σε απόσταση μιας AU από τον αστέρα του, το όριο ανιχνεύσεως εξωηλιακών πλανητών είναι μόλις το 1/5 της μάζας του πλανήτη Δία.
 LRIS  Ο «Απεικονιστικός Φασματογράφος Χαμηλής Αναλύσεως» είναι ένα όργανο ικανό να δώσει φάσματα και εικόνες από τα μακρινότερα σώματα στο Σύμπαν. Είναι εφοδιασμένος με έναν «βραχίονα ερυθρού» και έναν «βραχίονα κυανού» για την έρευνα των αστρικών πληθυσμών μακρινών γαλαξιών, ενεργών γαλαξιακών πυρήνων, σμηνών γαλαξιών και κβάζαρ.
 NIRC  Η «Κάμερα Εγγύς Υπερύθρου» προσαρμοσμένη στο τηλεσκόπιο Κεκ I είναι τόσο ευαίσθητη, ώστε θα μπορούσε να ανιχνεύσει τη φλόγα ενός κεριού που θα άναβε πάνω στη Σελήνη. Η ευαισθησία αυτή την καθιστά ιδανική για λεπτομερείς μελέτες του σχηματισμού και της εξελίξεως των γαλαξιών, καθώς και για την αναζήτηση πρωτογαλαξιών, ενώ έχει συντελέσει σε πρωτοποριακές έρευνες του κέντρου του δικού μας Γαλαξία, πρωτοπλανητικών δίσκων, κ.ά.. Μετά το 2010 τη διαδέχθηκε η:
 NIRC-2  Η «Κάμερα Εγγύς Υπερύθρου δεύτερης γενιάς» συνεργάζεται με το σύστημα προσαρμοστικών οπτικών του Κεκ για την παραγωγή των υψηλότερης αναλύσεως επίγειων εικόνων και φασμάτων στην περιοχή από 1 ως 5 µm. Τυπικά ερευνητικά της προγράμματα είναι η χαρτογράφηση επιφανειακών χαρακτηριστικών σωμάτων του Ηλιακού Συστήματος, η αναζήτηση εξωηλιακών πλανητών και η ανάλυση της μορφολογίας μακρινών γαλαξιών.
 NIRSPEC  Το «Φασματόμετρο Εγγύς Υπερύθρου» μελετά πολύ μακρινούς ραδιογαλαξίες, τις κινήσεις και τους φασματικούς τύπους αστέρων πολύ κοντά στο κέντρο του Γαλαξία, τη φύση των φαιών νάνων, τη χημεία της διαστρικής ύλης και άλλα.
 Συμβολόμετρο Keck  Το συμβολόμετρο επιτρέπει τον συνδυασμό των μετώπων των φωτεινών κυμάτων που προσπίπτουν στα δύο τηλεσκόπια σε μία ενιαία γραμμή μήκους 85 μέτρων, με αποτέλεσμα τη θεωτητική επίτευξη οκταπλάσιων μεγεθύνσεων (διακριτική ικανότητα 5 χιλιοστών του δευτερολέπτου της μοίρας για μήκος κύματος 2,2 µm). Από τα μέσα του 2012 η λειτουργία του σταμάτησε εξαιτίας περικοπών στη χρηματοδότηση.

Αμφότερα τα τηλεσκόπια είναι εφοδιασμένα με συστήματα προσαρμοστικών οπτικών με καθοδήγηση από ακτίνα λέιζερ, που εκμηδενίζουν την επίδραση της ατμοσφαιρικής τύρβης. Υπήρξε το πρώτο σύστημα προσαρμοστικών οπτικών που λειτούργησε σε μεγάλο τηλεσκόπιο και ο εξοπλισμός του αναβαθμίζεται συνεχώς για τη βελτίωση των αποτελεσμάτων.


Παραπομπές

 Εξωτερικοί σύνδεσμοι 

 Επίσημος ιστότοπος
 Τα αστεροσκοπεία του Μάουνα Κέα (επίσημος ιστότοπος)
 Αρχείο του Αστεροσκοπείου Κεκ (KOA)
 Εργαστήρια Λώρενς: Revolution in telescope design 

Κεκ
Αστεροσκοπείο Κεκ