Die großen Teleskopkuppeln des McDonald Observatory. Oben links befindet sich die Kuppel des Hobby-Eberly-Teleskops auf dem Mount Fowlkes. Im Vordergrund befindet sich links die Kuppel des Otto Struve-Teleskops und rechts das Harlan J. Smith-Teleskop auf dem Mount Locke.
(Bild: © McDonald Observatory)
Das McDonald Observatory ist eine in Texas ansässige astronomische Stätte, die seit mehr als 80 Jahren bedeutende Beiträge in Forschung und Lehre leistet.
Das McDonald Observatory wird von der University of Texas in Austin verwaltet und verfügt über mehrere Teleskope, die sich auf einer Höhe von 2070 Metern über dem Meeresspiegel auf Mount Locke und Mount Fowlkes, einem Teil der Davis Mountains im Westen von Texas, befinden Kilometer) westlich von Austin. McDonald "genießt den dunkelsten Nachthimmel eines professionellen Observatoriums in den kontinentalen Vereinigten Staaten", so a Pressemitteilung ausgestellt zum 80-jährigen Jubiläum des Observatoriums.
In McDonald befindet sich das Hobby-Eberly-Teleskop, eines der größten optischen Teleskope der Welt mit einem 11 Meter breiten Spiegel.
Ein Besucherzentrum bietet tagsüber Führungen durch das Gelände und große Teleskope, tagsüber Sonnenbeobachtungen, ein Dämmerungsprogramm in einem Amphitheater im Freien und nächtliche Sternpartys mit Teleskopbeobachtung.
Das Observatorium ist auch bekannt für sein tägliches StarDate-Programm, das auf mehr als 300 Radiosendern im ganzen Land läuft.
Das Geschenk eines Observatoriums
Die Regenten der University of Texas waren überrascht, als sie das Testament von William Johnson McDonald, einem Bankier aus Paris, Texas, eröffneten, der 1926 starb. Er hatte den größten Teil seines Vermögens der Universität überlassen, um ein astronomisches Observatorium zu bauen . Nach Abschluss des Gerichtsverfahrens standen laut der Texas State Historical Association etwa 850.000 US-Dollar (das entspricht heute 11 Millionen US-Dollar) zur Verfügung.
"McDonald soll gedacht haben, dass ein Observatorium die Wettervorhersage verbessern und damit den Landwirten helfen würde, ihre Arbeit zu planen", sagte der Verband.
Es waren jedoch zwei große Herausforderungen zu bewältigen, bevor McDonalds Wunsch Wirklichkeit werden konnte. Erstens reichte das Geld aus, um ein Observatorium zu bauen, aber nicht aus, um es zu betreiben, sodass die Universität mehr Geld beschaffen musste. Zweitens hatte die Universität von Texas zu dieser Zeit keine Astronomen an ihrer Fakultät, so dass sie ein Team von Weltraumexperten rekrutieren musste.
Glücklicherweise hatte die Universität von Chicago Astronomen, die nach einem anderen Teleskop suchten, das sie zusätzlich zum brechenden Teleskop ihrer Universität am Yerkes Observatory verwenden konnten. Also machten die Präsidenten der beiden Universitäten einen Deal: Die University of Texas würde das neue Observatorium bauen, und die University of Chicago würde Experten zur Verfügung stellen, um es zu betreiben.
Teleskope am McDonald Observatory
McDonalds erstes großes Teleskop - später nach dem ersten Direktor des Observatoriums Otto Struve Telescope genannt - wurde 1939 fertiggestellt und wird bis heute verwendet. Der Hauptspiegel hat einen Durchmesser von 2,08 Metern. Eines der Hauptziele des Struve-Teleskops war die Analyse der genauen Farben des Lichts von Sternen und anderen Himmelskörpern, um deren chemische Zusammensetzung, Temperatur und andere Eigenschaften zu bestimmen. Zu diesem Zweck wurde das Teleskop entwickelt, um Licht durch eine Reihe von Spiegeln in einen Spektrographen - ein Instrument, das Licht in seine Teilfarben trennt - in einem anderen Raum zu senden. Dazu musste das Teleskop auf einer seltsam aussehenden Anordnung von Achsen und Gegengewichten montiert werden, die von der Firma Warner & Swasey entworfen und gebaut wurde. "Mit seiner schweren Stahlbefestigung und dem schwarzen, halboffenen Rahmen ist der Struve nicht nur ein wissenschaftliches Instrument, sondern ein Kunstwerk", so der Die Website des Observatoriums sagt.
Das Struve-Teleskop half Astronomen, die ersten Beweise für eine Atmosphäre auf dem Saturnmond Titan zu sammeln. Gerard Kuiper, unterstützt von Struve selbst, fand die Hinweise, als er 1944 die größten Monde unseres Sonnensystems untersuchte. Kuiper veröffentlichte seine spektroskopische Studie in der Astrophysikalisches Journal.
1956 wurde auf Wunsch der University of Chicago ein Spiegelteleskop mit einem 0,9 m hohen Spiegel am Standort McDonald angebracht. Dieses Instrument befindet sich in einer Kuppel aus lokal abgebautem Gestein und Metallresten aus der Kuppel des Struve-Teleskops und wurde hauptsächlich zur Messung von Helligkeitsänderungen von Sternen entwickelt. Es ist mittlerweile für die professionelle Forschung veraltet, wird aber regelmäßig für spezielle Public-Viewing-Abende verwendet.
Das Harlan J. Smith-Teleskop mit einem Hauptspiegel von 2,7 m Durchmesser wurde von der NASA gebaut, um andere Planeten zur Vorbereitung auf Missionen von Raumfahrzeugen zu untersuchen. Es war das drittgrößte Teleskop der Welt, als es 1968 das erste Licht erblickte.
Von 1969 bis 1985 wurde das Smith-Teleskop auch verwendet, um Laserlicht auf spezielle reflektierende Spiegel zu richten, die Apollo-Astronauten auf dem Mond hinterlassen hatten. Durch Messen der Zeit, die das reflektierte Licht benötigt, um zur Erde zurückzukehren, können Astronomen die Entfernung des Mondes mit einer Genauigkeit von 3 Zentimetern messen. Diese Messungen tragen wiederum dazu bei, die Rotationsrate der Erde, die Zusammensetzung des Mondes, langfristige Änderungen der Mondbahn und das Verhalten der Schwerkraft selbst zu verstehen, einschließlich kleiner Effekte, die von Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt werden.
Beim Bau des Smith-Teleskops wurde in der Mitte des Hauptquarzspiegels ein kreisförmiges Loch geschnitten, damit Licht zu den Instrumenten auf der Rückseite des Teleskops gelangen kann. Die ausgeschnittene Quarzscheibe wurde zu einem neuen Spiegel mit einem Durchmesser von 0,8 m (30 Zoll) für ein anderes Teleskop verarbeitet. Dieses Instrument, das 1970 in der Nähe gebaut wurde und einfach als 0,8-Meter-Teleskop bekannt ist, hat den Vorteil eines ungewöhnlich großen Sichtfelds.
McDonald's größtes Teleskop
Heute ist der Riese bei McDonald das Hobby-Eberly-Teleskop (HET) am benachbarten Mount Fowlkes, fast 1,3 km von der Ansammlung der ursprünglichen Kuppeln am Mount Locke entfernt. Das HET ist ein Gemeinschaftsprojekt der University of Texas in Austin, der Pennsylvania State University, und zweier deutscher Universitäten: der Ludwig-Maximilians-Universität München und der Georg-August-Universität Göttingen.
Das 1997 eingeweihte HET bildet einen bemerkenswerten technologischen Kontrast zum klassischen Struve-Instrument. Der Hauptspiegel von HET besteht nicht aus einem Stück Glas oder Quarz, sondern aus 91 einzeln gesteuerten sechseckigen Segmenten, die einen wabenartigen Reflexionsbereich mit einer Breite von 11 m bilden. Ein pilzförmiger Turm neben der Hauptkuppel enthält Laser, die auf die Spiegelsegmente gerichtet sind, um deren Ausrichtung zu testen und anzupassen.
Ein weiteres bemerkenswertes Merkmal des HET ist, dass sich das Teleskop drehen kann, um in jede Kompassrichtung zu zeigen, aber nicht nach oben oder unten gekippt werden kann, um auf verschiedene Höhen am Himmel zu zeigen. Stattdessen wird der Hauptspiegel in einem festen Winkel von 55 Grad über dem Horizont abgestützt. Eine präzise gesteuerte Tracking-Unterstützung bewegt Lichtsammelinstrumente an verschiedene Stellen über dem Hauptspiegel, wodurch leicht unterschiedliche Teile des Himmels anvisiert werden. Dieses einzigartige, vereinfachte Design ermöglichte es, das HET zu einem Bruchteil der Kosten eines herkömmlichen Teleskops seiner Größe zu bauen und gleichzeitig den Zugang zu 70% des Himmels zu ermöglichen, der von seinem Standort aus sichtbar ist.
Das HET wurde in erster Linie für die Spektroskopie entwickelt, eine Schlüsselmethode in aktuellen Forschungsbereichen wie der Messung von Bewegungen von Weltraumobjekten, der Bestimmung von Entfernungen zu Galaxien und der Entdeckung der Geschichte des Universums seit dem Urknall.
Bewohnbare Planeten und dunkle Energie
Im Jahr 2017 war das HET neu eingeweiht nach einem 40-Millionen-Dollar-Upgrade. Das Tracking-System wurde durch eine neue Einheit ersetzt, die mehr vom Hauptspiegel verwendet und ein breiteres Sichtfeld hat. Und es wurden neue Sensorinstrumente geschaffen.
Eines der neuen Instrumente ist der Habitable Zone Planet Finder (HPF), der in Zusammenarbeit mit dem National Institute of Standards and Technology gebaut wurde. Das HPF ist optimiert, um Infrarotlicht von nahe gelegenen, kühlen roten Zwergsternen zu untersuchen Ankündigung vom Observatorium. Diese Sterne haben eine lange Lebensdauer und könnten Planeten, die in ihrer Nähe umkreisen, konstante Energie liefern. Das HPF ermöglicht präzise Messungen der Radialgeschwindigkeit eines Sterns, gemessen an der subtilen Änderung der Farbe der Spektren des Sterns, wenn dieser von einem umlaufenden Planeten gezogen wird. Dies ist eine wichtige Information für die Entdeckung und Bestätigung neuer Planeten.
Eine weitere Grenze zu erreichen ist das Hobby-Eberly-Teleskop-Dunkle-Energie-Experiment (HETDEX). Als erstes großes Experiment auf der Suche nach der mysteriösen Kraft, die die Expansion des Universums vorantreibt, wird der HETDEX "uns sagen, was fast drei Viertel der gesamten Materie ausmacht und Energie im Universum. Es wird uns sagen, ob die Gesetze der Schwerkraft korrekt sind, und neue Details über den Urknall enthüllen, in dem das Universum geboren wurde HETDEX Projektwebsite sagt.
Eine Schlüsseltechnologie für die Suche nach dunkler Energie sind die VIRUS (Visible Integral-Field Replicable Unit Spectrographs), ein Satz von 156 Spektrographen, die neben dem Teleskop montiert sind und Licht über 35.000 vom Teleskop kommende optische Fasern empfangen. Mit diesem Paket identischer Instrumente, die sich das Teleskop teilen, kann das HET mehrere hundert Galaxien gleichzeitig beobachten und messen, wie ihr Licht durch ihre eigenen Bewegungen und die Ausdehnung des Universums beeinflusst wird.
Der HETDEX wird ungefähr drei Jahre damit verbringen, mindestens 1 Million Galaxien zu beobachten, um eine große Karte zu erstellen, die die Expansionsrate des Universums während verschiedener Zeiträume zeigt. Jegliche Änderungen, wie schnell das Universum wächst, können zu Unterschieden in der Dunklen Energie führen.
Den Himmel dunkel halten
Im Jahr 2019 erhielt das McDonald Observatory von der Apache Corp., einem Öl- und Gasexplorations- und -produktionsunternehmen, einen Zuschuss, um das Bewusstsein für den Wert des dunklen Himmels als natürliche Ressource und als Hilfe für die astronomische Forschung zu fördern. Mit dem Geschenk werden Bildungsprogramme, Outreach-Veranstaltungen und eine neue Ausstellung im Besucherzentrum des Observatoriums finanziert. Nach Angaben des Observatoriums AnkündigungApache hat als Vorbild für andere Unternehmen in West-Texas gedient, indem die Lichter an den Bohrstellen und den zugehörigen Einrichtungen angepasst und abgeschirmt wurden.
Zusätzliche Ressourcen:
- Schau dir das an Videoeinführung zum McDonald Observatory.
- Verfolgen Sie die neuesten Nachrichten und Fotos vom McDonald Observatory der Organisation Facebook Seite.
- Erfahren Sie mehr über das Observatorium StarDate-Radioprogramm.
Dieser Artikel wurde am 15. November 2019 von Space.com-Mitarbeiter Steve Fentress aktualisiert.
