מצפה הר וילסון

מצפה הר וילסון () הוא מצפה כוכבים אסטרונומי במחוז לוס אנג'לס בקליפורניה שבארצות הברית. המצפה נמצא על הר וילסון, בגובה 1,740 מטר בהרי סן גבריאל ליד פסדינה, צפונית מזרחית ללוס אנג'לס.

המצפה מכיל שני טלסקופים חשובים מבחינה היסטורית: טלסקופ הוקר במפתח של , שהיה טלסקופ הצמצם הגדול ביותר בעולם מהשלמתו ב-1917 עד 1949, וטלסקופ 60 אינץ' שהיה הטלסקופ הגדול ביותר בעולם כאשר הושלם ב-1908. במצפה נמצא גם טלסקופ שנבנה בשנת 1905, מגדל שמש בגובה 18 מטר שבנייתו הסתיימה בשנת 1908, מגדל שמש בגובה 46 מטר שהושלם בשנת 1912, ומערך CHARA, שנבנה על ידי אוניברסיטת המדינה של ג'ורג'יה, שהחל לפעול באופן מלא ב-2004 והיה האינטרפרומטר האופטי הגדול ביותר בעולם עם השלמתו.

בשל שכבת אינוורסיה שלוכדת ערפיח מעל לוס אנג'לס, האטמוספירה בהר וילסון יציבה מאוד, מה שהופך אותו אידיאלי עבור אסטרונומיה ובפרט עבור אינטרפרומטריה. זיהום האור ההולך וגדל בשל הצמיחה של לוס אנג'לס מגביל את היכולת של המצפה לעסוק באסטרונומיה של החלל העמוק, אבל הוא עדיין מרכז מחקר פרודוקטיבי, עם מערך CHARA שממשיך לתרום למחקר כוכבים.

המצפה הוקם על ידי ג'ורג' אלרי הייל (George Ellery Hale), שבנה בעבר טלסקופ במפתח מטר אחד במצפה ירקס ושהיה הטלסקופ הגדול בעולם באותה העת. מצפה השמש בהר וילסון מומן תחילה על ידי מכון קרנגי של וושינגטון בשנת 1904, שחכר את הקרקע מבעלי מלון הר וילסון. אחד מתנאי החכירה היה לאפשר לציבור גישה למצפה.

 טלסקופי שמש 
ממוזער|בסיס של מגדל השמש 150 רגל.
ישנם שלושה טלסקופי שמש במצפה הר וילסון. היום רק אחד הטלסקופים האלה, מגדל שמש בגובה 60 רגל, משמש עדיין למחקר השמש.

 טלסקופ סנו 
טלסקופ השמש על שם סנו (Snow Solar Telescope) היה הטלסקופ הראשון שהותקן במצפה השמש בהר וילסון. היה זה טלסקופ השמש הראשון הקבוע במקומו בהר, להבדיל מטלסקופי שמש שקדמו לו שהיו ניידים כדי לאפשר שימוש בהם בתצפיות על ליקויי חמה ברחבי העולם. הטלסקופ נתרם למצפה יירקס על ידי הלן סנו משיקגו. ג'ורג' אלרי הייל, מנהל מצפה הכוכבים יירקס, הביא את הטלסקופ אל הר וילסון כדי להכניסו לשימוש ככלי מדעי במצפה. לטלסקופ זה מראה ראשית בגודל  ואורך מוקד של , ויחד עם ספקטרוגרף נעשו איתו עבודות פורצות דרך, על הספקטרום של כתמי השמש ותמונות יומיות של השמש באורכי גל שונים. לאחר מכן נעשה באמצעותו מחקר של כוכבים בהירים, שבו הספקטרום שלהם נמדד עם חשיפות ארוכות מאוד על לוחות זכוכית. כיום טלסקופ סנו משמש בעיקר סטודנטים לתואר ראשון שמתנסים בפיזיקה של השמש ובספקטרוסקופיה. הטלסקופ היה גם בשימוש הציבור עבור המעבר של כוכב חמה על פני השמש ב-9 מאי 2016.
ימין|ממוזער|ראש מגדל השמש המכיל את המראות

 מגדל שמש של 60 רגל 
זמן קצר אחרי תחילת העבודה עם טלסקופ סנו, החלה בנייתו של מגדל שמש בגובה , אשר הושלמה בשנת 1908. עיצוב המגדל האנכי של טלסקופ השמש מאפשר מדידות (תמונה וספקטרום) ברזולוציה מרחבית גבוהה יותר מזו שניתן היה לקבל עם טלסקופ סנו, מכיוון שהאופטיקה של הטלסקופ נמצאת מעל שכבת האוויר המושפעת מטמפרטורת הקרקע ומעוותת את התמונה. ב-25 ביוני 1908 תיעד הייל את אפקט זימן בספקטרום של כתם שמש, והראה לראשונה ששדות מגנטיים קיימים מחוץ לכדור הארץ. גילוי מאוחר יותר היה של קוטביות הפוכה בכתמי השמש של מחזור השמש החדש של 1912. בשנות ה-60 של המאה ה-20 גילה רוברט לייטון שלשמש יש תנודות בזמן מחזור של 5 דקות, ונולד תחום ההליוסייסמולוגיה. מגדל 60 הרגל מופעל על ידי המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת דרום קליפורניה. הצלחתו הרבה של הטלסקופ הניעה את הייל לקדם הקמת מגדל טלסקופ נוסף, גבוה יותר.

 מגדל שמש של 150 רגל 
הטלסקופ, בעל אורך מוקד של  תוכנן כמגדל בתוך מגדל, כשגובה המגדל הוא למעשה . המגדל הפנימי תומך באופטיקה של הטלסקופ, ואילו המגדל החיצוני, אשר מקיף לחלוטין את המגדל הפנימי, תומך בכיפה וברצפה סביב האופטיקה. תכנון זה אפשר בידוד מוחלט של האופטיקה מהשפעת הרוח. שתי מראות מזינות את אור השמש לעדשות בגודל  שממקדות את האור בקומת הקרקע. המגדל הושלם בשנת 1910, אבל בעיות בציוד האופטי גרמו לעיכוב של שנתיים עד להתקנתה של עדשה כפולה מתאימה. המחקר במגדל כלל בין היתר נושאים כגון סיבוב השמש, קוטביות של כתמי שמש, רישום יומי של כתמי שמש ומחקרים רבים של השדה המגנטי. טלסקופ השמש היה לגדול מסוגו בעולם במשך 50 שנים עד להשלמתו של טלסקופ השמש McMath-Pierce במצפה קיט פיק (אנ׳) באריזונה בשנת 1962. בשנת 1985 החלה אוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס להפעיל את מגדל השמש במקום מצפי קרנגי, לאחר שאלה החליטו להפסיק את מימון המצפה.

 טלסקופ 60 אינץ' 
ממוזער|טלסקופ  בהר וילסון
בשנת 1896 קיבל ג'ורג' אלרי הייל מאביו, ויליאם הייל, מראה לא מלוטשת בקוטר 1.5 מטר מתוצרת סן גובן הצרפתית, עבור טלסקופ 60 אינץ'. הייתה זו מראת זכוכית בעובי 19 ס"מ ובמשקל 860 ק"ג. עם זאת, רק ב-1904 קיבל הייל מימון ממכון קרנגי לבניית מצפה כוכבים. ליטוש המראה החל ב-1905 ונמשך שנתיים. הכן ומבנה הטלסקופ נבנו בסן פרנסיסקו ובקושי שרדו את רעידת האדמה של 1906, והעברת החלקים לראש הר וילסון הייתה משימה מורכבת. התמונה הראשונה צולמה באמצעות הטלסקופ ב-8 בדצמבר 1908, ובאותה העת היה זה הטלסקופ הפעיל הגדול בעולם. הטלסקופ היה קטן במקצת מטלסקופ 72 אינץ' (1.8 מטר), "הלווייתן של פרסונטאון", שנבנה ב-1845, אך בשנות התשעים של המאה ה-19 כבר יצא משימוש.

אף על פי שהיה קטן במקצת מהלווייתן, היו לטלסקופ ה-60 אינץ' יתרונות רבים, בהם אתר טוב בהרבה, מראת זכוכית במקום סגסוגת מסוג speculum metal וכן שאפשר מעקב מדויק בכל כיווני השמיים.
ימין|ממוזער| טלסקופ חמש רגל מועלה על ההר
ימין|ממוזער| כיפת פלדה של טלסקופ 60 אינץ' בשנת 1909
טלסקופ 60 האינץ' הוא טלסקופ מחזיר אור שנבנה עבור תצורות טלסקופ ניוטוני, קסגרייני ו-coudé. כיום מופעל בתצורת טלסקופ קסגרייני. הוא הפך לאחד הטלסקופים הפוריים והמצליחים ביותר בהיסטוריה האסטרונומית. הודות לתכנונו התאפשרה עבודת ניתוח ספקטרוסקופית חלוצית, מדידות פרלקסה, צילומי ערפיליות וצילום פוטומטרי. אף על פי שגודלו היה קטן משל טלסקופ הוקר שהוקם תשע שנים לאחר מכן, טלסקופ 60 האינץ' נשאר אחד הגדולים בשימוש במשך עשורים.

כיום משמש הטלסקופ את הקהל הרחב והוא הטלסקופ השני בגודלו בעולם המיועד לציבור. כמו כן, קבוצות יכולות להזמין את הטלסקופ לערב של תצפית.

 טלסקופ הוקר 
במצפה הר וילסון נמצא גם טלסקופ הוקר, בעל מפתח של 2.5 מטר (100 אינץ'), שהושלם בשנת 1917, והיה הטלסקופ הגדול ביותר בעולם בין השנים 1917–1949. זהו אחד הטלסקופים המפורסמים ביותר באסטרונומיה תצפיתית במאה ה-20. אדווין האבל השתמש בו כדי לערוך תצפיות שהובילו לשינוי בהבנה שלנו של גודלו והתנהגותו של היקום. באמצעות תצפיות שעשה ב־1922–1923, הצליח האבל להוכיח כי היקום נמצא גם מעבר לגלקסיה של שביל החלב, ולהצביע על ערפיליות שנמצאות מיליוני שנות אור מכדור הארץ. לאחר מכן הוא הראה כי היקום מתרחב.
ממוזער|הכיפה של טלסקופ הוקר
+ תגליות שנעשו עם טלסקופ הוקר: שנה תיאור 1923 אדווין האבל מראה שערפילית אנדרומדה נמצאת מחוץ לגלקסיית שביל החלב 1929 האבל ומילטון הומסון מגלים שהיקום מתרחב, מודדים את קצב ההתפשטות שלו ומודדים את גודל היקום הידוע שנות השלושים פריץ צוויקי מוצא ראיות לחומר אפל 1938 ד"ר סת ניקולסון מוצא שני לוויינים של צדק, המסומנים #10 ו-#11. שנות ה-40 התצפיות של ולטר באדה מובילות הגדרה של אוכלוסיות כוכבים ולגילוי שני סוגים שונים של משתנים קפאידים, המכפילים את הגודל של היקום הידוע שחושב בעבר על ידי האבל

 בנייה 
ימין|ממוזער|המראה של טלסקופ הוקר בדרכו במעלה כביש הר וילסון על משאית בשנת 1917.
כבר בעיצומו של הפרויקט לבניית טלסקופ של 60 האינץ', חשב הייל על הקמת טלסקופ גדול יותר. ג'ון ד' הוקר סיפק סכום של $45,000 לרכישה וליטוש של מראה לטלסקופ, בעוד אנדרו קרנגי מימן את השלמת הטלסקופ והכיפה. בית-החרושת של סן-גובין נבחר שוב לקחת חלק בפרויקט ב-1906, ויציקת המראה הושלמה ב-1908. לאחר בעיות רבות עם המראה, שכללו את החלפתה, הושלם הטלסקופ של הוקר וראה "אור ראשון" ב-2 בנובמבר 1917.

בשנת 1919 צויד טלסקופ הוקר בתוספת מיוחדת, אינטרפרומטר אסטרונומי אופטי באורך שישה מטרים שפותח על ידי אלברט מייקלסון. מייקלסון השתמש במכשיר כדי לקבוע את הקוטר המדויק של כוכבים, ומדידת קוטרו של ביטלג'וז הייתה מדידת גודל ראשונה של כוכב. הנרי נוריס ראסל פיתח מערכת סיווג הכוכבים שלו על בסיס מדידות שנעשו באמצעות טלסקופ הוקר.

בשנת 1935 ציפוי הכסף המקורי של מראת הטלסקופ הוחלף בציפוי אלומיניום מודרני יותר, שהחזיר 50% יותר אור. שיטת ציפוי חדשה זו נבדקה קודם על מראה ישנה בקוטר 1.5 מטר.

רבים מהחישובים החשובים של אדווין האבל התבססו על עבודה עם טלסקופ הוקר. בשנת 1923, גילה האבל את המשתנה הקפאידי הראשון בערפילית הספירלית של אנדרומדה. תגלית זו אפשרה לו לחשב את המרחק לערפילית הספירלית של אנדרומדה ולהראות כי למעשה הייתה זו גלקסיה מחוץ לגלקסיית שביל החלב. האבל, בסיועו של מילטון ל. הומסון, הבחין בעוצמת ההיסט לאדום בגלקסיות רבות וב-1929 פרסם מאמר שהראה כי היקום מתפשט.

במשך שלושה עשורים היה הוקר הטלסקופ הגדול ביותר, עד שב-1948 השלים קונסורציום קאלטק-קרנגי את טלסקופ הייל, בעל מפתח של . טלסקופ הייל היה ממוקם במצפה פלומר, 144 ק"מ דרומה, במחוז סן דייגו, קליפורניה.

בשנות השמונים של המאה ה-20, יותר ויותר מחקר אסטרונומי עבר לתצפיות בחלל העמוק, אשר דרשו שמיים חשוכים יותר ממה שניתן היה למצוא באזור לוס אנג'לס, בשל הבעיה ההולכת וגוברת של זיהום אור. בשנת 1989, מכון קרנגי, אשר ניהל את מצפה הכוכבים, מסר אותו למכון הר וילסון. הפעילות בטלסקופ של 2.5 מטר הופסקה, אך הוא הופעל מחדש ב-1992 וב-1995 הוא צויד במערכת אופטיקה אדפטיבית לאור נראה. בשנת 1997, הוא אירח את מערכת UnISIS, מערכת אופטיקה אדפטיבית עם כוכב לייזר מלאכותי.

עם הירידה בשימוש בטלסקופ לעבודה מדעית הוחלט להמיר אותו לשימוש לתצפיות ויזואליות. עקב המיקום הגבוה של המוקד הקסגרייני מעל רצפת המצפה, פותחה מערכת של מראות ועדשות כדי לאפשר צפייה מעמדה בתחתית צינור הטלסקופ. עם השלמתה בשנת 2014, הפך הטלסקופ לטלסקופ הגדול בעולם המיועד לשימוש של הציבור הרחב, ואז 2015 מתקיימות בו תצפיות סדירות. לטלסקופ יכולת הפרדה זוויתית של 0.05 שניות.

 אינטרפרומטריה 
בהר וילסון נעשתה לאורך השנים עבודה רבה בתחום האינטרפרומטריה האסטרונומית. לא פחות מ-7 אינטרפרומטרים הופעלו בהר. הסיבה לכך היא האוויר היציב על הר וילסון שמתאים מאוד לאינטרפרומטריה. תצפית ממספר נקודות במקביל מאפשרת להגדיל את הרזולוציה הזוויתית מספיק כדי למדוד פרטים כגון קוטר של כוכבים.

 האינטרפרומטר הכוכבי של 20 רגל 
האינטרפרומטר הראשון בהר היה אינטרפרומטר 20 הרגל. בשנת 1919 טלסקופ הוקר של 100 אינץ' צויד באינטרפרומטר אסטרונומי אופטי באורך 20 רגל שפותח על ידי אלברט א' מייקלסון ופרנסיס ג' פיז. הוא חובר לקצה הטלסקופ של 100 אינץ' והשתמש בטלסקופ כפלטפורמה מנחה כדי לשמור על כיוון עם הכוכבים הנחקרים. בדצמבר 1920 הצליחו מייקלסון ופיז להשתמש בציוד כדי לקבוע את קוטרו המדויק הענק האדום ביטלג'וז, והייתה זו הפעם הראשונה שבה נמדד הגודל הזוויתי של כוכב. בשנה לאחר מכן, מייקלסון ופיז מדדו את הקוטר של 6 ענקים אדומים נוספים לפני שהגיעו לגבול הרזולוציה של הטלסקופ.

 אינטרפרומטר כוכבי של 50 רגל 
כדי להרחיב את העבודה שהחלה עם אינטרפרומטר 20 הרגל, פיז, מייקלסון וג'ורג' א' הייל תכננו אינטרפרומטר באורך 50 רגל, אשר הותקן במצפה הר וילסון בשנת 1929. בעזרתו נמדד קוטרו של ביטלג'וז, עם זאת, האינטרפרומטר לא יכול היה למדוד כוכבים שלא נמדדו כבר על ידי זה של ה-20 רגל, מלבד בטא אנדרומדה. 

בשלב זה אינטרפרומטריה אופטית הגיעה לקצה גבול יכולתה הטכנולוגית, ורק לאחר כשלושים שנה השילוב של מחשוב מהיר, גלאים אלקטרוניים ולייזרים אפשרו להרחיב את יכולותיהם של אינטרפרומטרים גדולים.

 אינטרפרומטר תת-אדום 
האינטרפרומטר התת-אדום (Infrared Spatial Interferometer; ISI), מופעל על ידי זרוע של אוניברסיטת קליפורניה, ברקלי. האינטרפרומטר הוא מערך של שלושה טלסקופים ניידים בקוטר 1.65 מטר כל אחד. האור הנקלט בטלסקופים מומר לתדרי רדיו באמצעות מעגלי הטרודין (heterodyne) ולאחר מכן משולב אלקטרונית באמצעות שיטות שפותחו באסטרונומיית רדיו. המרחק המרבי בין הטלסקופים באתר, 70 מטר, מאפשר הפרדה זוויתית של 0.003 שניות קשת, באורך גל של 11 מיקרומטר.
ממוזער|אחד משישה טלסקופים של מערך CHARA

 מערך CHARA 
מערך CHARA (ראשי תיבות של Center for High Angular Resolution Astronomy, או המרכז לאסטרונומיה בהפרדה זוויתית גבוהה), שנבנה ומופעל על ידי אוניברסיטת המדינה של ג'ורג'יה, הוא אינטרפרומטר שנוצר משישה טלסקופים בקוטר מטר אחד, המסודרים לאורך שלושה צירים עם מרחק מרבי של 330 מטר. אלומות האור עוברות בצינורות ואקום, מעוכבות ומשולבות אופטית, ולכך נדרש מתקן של 100 מטר עם מראות ניידות כדי לשמור על אותות קוהרנטיים. השימוש המדעי הראשון ב-CHARA נעשה בשנת 2002, ותצפיות שגרתיות החלו ב-2004. בתחום התת-אדום, המערך יכול להגיע להפרדה זוויתית של 0.0005 שניות קשת. בשנת 2007 נמדדה באמצעות המערך ופורסמה התמונה הראשונה של פני השטח של כוכב על הסדרה הראשית שאינו השמש .

בשנת 2007 לראשונה בוצעה מדידה ישירה של כוכב לכת חוץ-שמשי. בשנת 2013 נצפו לראשונה כתמים על כוכב (בדומה לכתמי שמש). בשנת 2017 פורסמו תוצאות מחקר של צוות בין-לאומי שהוקדש ל-3 כוכבי תת-ענק (HD 197989, HD 189276, HD 161976).

 טלסקופים אחרים 
טלסקופ בעל מפתח של 61 ס"מ עם גלאי תת-אדום שימש את אריק בקלין ב-1966 כדי לקבוע  בפעם הראשונה את מיקום מרכז שביל החלב.

בשנת 1968 נערך סקר שמיים ראשון מסוגו על ידי ג'רי ניוגבאור ורוברט ב׳ לייטון.

 היסטוריה 
ממוזער| טלסקופ סנו של השמש (1906)
 מכתבים למצפה הר וילסון מוצגים בתערוכה קבועה ב-Museum of Jurassic Technology בלוס אנג'לס, קליפורניה. חלק ממכתבים אלה קובצו גם בספר No One May Ever Have the Same Knowledge Again: Letters to Mt. Wilson Observatory 1915–1935  
 המשורר האנגלי אלפרד נויס היה נוכח ב"אור הראשון" של טלסקופ הוקר ב-2 בנובמבר 1917. נויס השתמש בלילה זה כפתיח ליצירתו Watchers of the Sky. על פי דיווחו על הלילה, האובייקט הראשון שנצפה בטלסקופ היה צדק, ונויס עצמו היה הראשון שראה את אחד הירחים של הפלנטה דרך הטלסקופ.

 קישורים חיצוניים 


 The 100-inch Hooker Telescope
 150-Foot Solar Tower Webcam Image
 CHARA
 The ISI Array
 Mount Wilson Observatory Clear Sky Clock
 Letters to the MWO, 1915-1935
 "Telescope's Five Ton Eye Is Restored With Silver", January 1931, Popular Mechanics


 הערות שוליים 

קטגוריה:אדווין האבל
קטגוריה:ארצות הברית: מצפי כוכבים
קטגוריה:קליפורניה: מבנים