Veľké pozemské optické ďalekohľady

Za posledných dvadsať rokov sa astronómovia a kozmológovia dostali do nezvyčajnej situácie. Rýchly vývoj počítačov, softvéru a numerických metód im umožnil vytvoriť model mladého vesmíru, ktorého overenie priamym pozorovaním je na hraniciach možností súdobých ďalekohľadov.

Štartujúc s rôznymi fyzikálnymi začiatočnými podmienkami hneď po Veľkom tresku môžu kozmológovia na svojich superpočítačoch modelovať, ako sa takýto umelý vesmír vyvíja počas miliárd rokov. Donedávna neboli astronomické ďalekohľady dostatočne výkonné na to, aby umožnili priamo študovať detstvo vesmíru. Detailnými pozorovaniami extrémne slabých objektov z jeho raného obdobia sa dá overiť správnosť prijatých predpokladov a vybrať model najlepšie zodpovedajúci pozorovaniam. Vybudovanie veľkých pozemských optických ďalekohľadov však tento hendikep postupne odstránilo a tie začali dobiehať počítačové modely vesmíru. S prispením aktívnej a adaptívnej optiky vznikli ďalekohľady obrovských rozmerov, ktoré dovidia až na hranice pozorovateľného vesmíru.
Jedným z hlavných kritérií pri výbere lokality ich umiestnenia je kvalita astroklímy, ktorá umožní nerušené pozorovania. Preto astronómovia vyhľadávajú oblasti ďaleko od rušivých svetiel civilizácie, s čo najväčším počtom bezoblačných nocí v roku, suchou a priezračnou atmosférou a s čo najmenším chvením vzduchu, ktoré všetci poznáme ako žmurkanie hviezd. Týmto požiadavkám najlepšie vyhovujú napríklad púšte v podhorí Ánd v Čile, oblasti stredozápadu USA a vrcholy vyhasnutých sopiek Havajských a Kanárskych ostrovov. Napriek odľahlosti a nehostinnosti vysoká kvalita astroklímy týchto lokalít zaručuje veľmi efektívne využitie pozorovacieho času, a teda aj vysokých finančných prostriedkov investovaných do vybudovania observatórií.
Výroba veľkých astronomických zrkadiel v minulosti narážala na dva problémy. S rastúcim priemerom zrkadla sa zväčšujú aj deformácie jeho tvaru spôsobené vlastnou hmotnosťou pri meniacich sa polohách zrkadla. Zväčšovanie hrúbky zrkadla však vedie k neúmernému nárastu hmotnosti zrkadla a súvisiacich technických a finančných problémov. Riešením sú takzvané segmentové zrkadlá a tenké meniskové zrkadlá. Plocha segmentových zrkadiel pripomína mozaiku zostavenú z menších a ľahkých šesťhranných zrkadiel. Napríklad zrkadlá ďalekohľadov Grantecan, Keck I a II pozostávajú z 36 šesťhranných segmentov. Pomenovanie meniskových zrkadiel je odvodené z toho, že ich hrúbka (15 až 20 cm) je v porovnaní s priemerom zrkadla (8 m a viac) veľmi malá. Obe riešenia si však vyžadujú podporný systém takzvanej aktívnej optiky pozostávajúcej zo sústavy piezoelektrických piestov (obvykle 100 až 200 kusov), na ktorých spočíva celá plocha zrkadla. Piesty upravujú v reálnom čase plochu zrkadla do tvaru čo najbližšie k ideálnemu tak, aby kompenzovali deformácie spôsobené jeho vlastnou hmotnosťou a zároveň aj rôzne optické chyby. To umožňuje istá pružnosť meniskového zrkadla. Zmeny tvaru zrkadla pôsobením piezoelektrických piestov sú však veľmi malé.

Celý článok si môžete prečítať v Quarku.