مرصد دبليو إم كيك

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة

مرصد دبليو إم كيك هو مرصد فلكي يضم تلسكوبين، ويقع على ارتفاع 4145 مترًا (13600  قدم) بالقرب من قمة ماونا كيا في ولاية هاواي الأمريكية. يتميز كلا التلسكوبين بمرآتين رئيسيتين بقطر 10 أمتار (33 قدمًا) ، وعند اكتمال بنائهما عامي 1993 (كيك 1) و1996 (كيك 2)، كانا أكبر تلسكوبين عاكسين ضوئيين في العالم. ومنذ عام 2006، أصبحا ثالث ورابع أكبر تلسكوبين في العالم.  

ملخص

انطلاقًا من فكرة طُرحت لأول مرة عام 1977، عمل مصمما التلسكوب تيري ماست من جامعة كاليفورنيا، بيركلي ، وجيري نيلسون من مختبر لورانس بيركلي، على تطوير التقنية اللازمة لبناء تلسكوب أرضي كبير. [ 1 ] في عام 1985، تبرع هوارد ب. كيك من مؤسسة دبليو إم كيك بمبلغ 70 مليون دولار لتمويل بناء  تلسكوب كيك 1، الذي بدأ في سبتمبر من العام نفسه. وسُجّل أول ضوء له في 24 نوفمبر 1990، باستخدام 9 من أصل 36 قطعة. وبعد أن قطعت أعمال بناء التلسكوب الأول شوطًا كبيرًا، سمحت تبرعات إضافية ببناء تلسكوب ثانٍ بدءًا من عام 1991.  وبدأ تلسكوب كيك 1 عمليات الرصد العلمي في مايو 1993، بينما سُجّل أول ضوء لتلسكوب كيك 2 في 27 أبريل 1996.

تلسكوب كيك 2 يظهر المرآة الرئيسية المجزأة

كان التقدم الرئيسي الذي سمح ببناء تلسكوبات كيك هو استخدام البصريات النشطة لتشغيل أجزاء المرآة الصغيرة كمرآة واحدة متصلة. لم يكن من الممكن جعل مرآة مماثلة الحجم مصنوعة من قطعة زجاجية واحدة صلبة بما يكفي للحفاظ على شكلها بدقة؛ إذ كانت تترهل مجهريًا تحت وزنها عند تدويرها إلى أوضاع مختلفة، مما يتسبب في انحرافات في المسار البصري. في تلسكوبات كيك، تتكون كل مرآة رئيسية من 36 جزءًا سداسيًا تعمل معًا كوحدة واحدة. يبلغ عرض كل جزء 1.8 متر وسمكه 7.5 سنتيمترات ويزن نصف طن. [ 2 ] صُنعت المرايا في ليكسينغتون، ماساتشوستس، بواسطة شركة Itek Optical Systems من زجاج سيراميك Zerodur من إنتاج شركة Schott AG الألمانية . [ 3 ] [ 4 ] في التلسكوب، يُحافظ على استقرار كل جزء بواسطة نظام بصريات نشطة ، يستخدم هياكل دعم شديدة الصلابة بالإضافة إلى ثلاثة محركات أسفل كل جزء. أثناء الرصد، يقوم نظام الاستشعار والمحركات المُتحكم به حاسوبياً بتعديل موضع كل جزء ديناميكياً بالنسبة إلى الأجزاء المجاورة، محافظاً على دقة شكل السطح بأربعة نانومترات . ومع حركة التلسكوب، يُعاكس هذا التعديل، الذي يحدث مرتين في الثانية، تأثيرات الجاذبية وغيرها من التأثيرات البيئية والهيكلية التي قد تؤثر على شكل المرآة.

يرتكز كل تلسكوب من تلسكوبات مرصد كيك على حامل سمتي ارتفاعي . وتستخدم معظم التلسكوبات الحالية من فئة 8-10 أمتار تصميمات سمتية ارتفاعية نظرًا لمتطلباتها الهيكلية المخفّضة مقارنةً بالتصميمات الاستوائية القديمة . يوفر الحامل السمتي الارتفاعي أعلى مستويات القوة والصلابة بأقل كمية من الفولاذ، والتي تبلغ في مرصد كيك حوالي 270  طنًا لكل تلسكوب، ليصل الوزن الإجمالي لكل تلسكوب إلى أكثر من 300  طن. يستخدم تصميمان مقترحان لتلسكوبات الجيل القادم، بقياس 30 و40  مترًا، نفس التقنية الأساسية التي طُوّرت في مرصد كيك: مصفوفة مرايا سداسية الشكل مُقترنة بحامل سمتي ارتفاعي.

يحتوي كل من التلسكوبين على مرآة أساسية بقطر مكافئ يبلغ 10 أمتار (32.8  قدم أو 394  بوصة)، وهو أصغر قليلاً من تلسكوب جران تلسكوبيو كانارياس الذي يبلغ قطر مرآته الأساسية 10.4 متر.

تم تجهيز التلسكوبات بمجموعة من الكاميرات وأجهزة قياس الطيف التي تسمح بإجراء عمليات رصد عبر جزء كبير من الطيف المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة.

إدارة

يُدار مرصد كيك من قِبل جمعية كاليفورنيا لأبحاث علم الفلك، وهي منظمة غير ربحية (501(c)(3))، ويضم مجلس إدارتها ممثلين عن معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وجامعة كاليفورنيا . وقد أُتيح بناء التلسكوبات بفضل منح خاصة تجاوزت قيمتها 140 مليون دولار أمريكي من مؤسسة دبليو إم كيك . وانضمت وكالة ناسا إلى الشراكة في أكتوبر 1996 عندما  بدأ مرصد كيك 2 عمليات الرصد.

يتم تخصيص وقت استخدام التلسكوب من قبل المؤسسات الشريكة. يقبل معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، ونظام جامعة هاواي ، وجامعة كاليفورنيا مقترحات من باحثيها؛ بينما تقبل وكالة ناسا مقترحات من باحثين مقيمين في الولايات المتحدة.

ساهم جيري نيلسون ، عالم مشروع تلسكوب كيك، في مشاريع المرايا المتعددة اللاحقة حتى وفاته في يونيو 2017. وقد ابتكر أحد ابتكارات كيك، وهو سطح عاكس مكون من عدة أجزاء رقيقة تعمل كمرآة واحدة. [ 5 ]

الآلات الموسيقية

صورة مقربة لمرصد كيك
القدرات الطيفية لأجهزة مرصد كيك حتى أواخر عام 2019. تظهر أوضاع الأجهزة على شكل مربعات مرمزة بالألوان مع الدقة الطيفية (القدرة التحليلية) وتغطية الطول الموجي. الأجهزة غير الطيفية (أي أجهزة التصوير فقط) غير معروضة.

مجموعة الأدوات الحالية:

موسفاير
تم تسليم جهاز MOSFIRE ( مطياف متعدد الأجسام لاستكشاف الأشعة تحت الحمراء ) [ 6 ] ، وهو جهاز من الجيل الثالث، إلى مرصد كيك في 8 فبراير 2012؛ وتم الحصول على أول صورة ضوئية له على تلسكوب كيك 1 في 4 أبريل 2012. وهو عبارة عن كاميرا واسعة المجال متعددة الأجسام تعمل بتقنية المطياف للأشعة تحت الحمراء القريبة (من 0.97 إلى 2.41 ميكرومتر)، وتتميز بوحدة الشق القابلة للتهيئة المبردة (CSU) التي يمكن إعادة تهيئتها عن بُعد في أقل من ست دقائق دون الحاجة إلى دورات حرارية. تتحرك قضبان من كل جانب لتشكيل ما يصل إلى 46 شقًا قصيرًا. عند إزالة هذه القضبان، يتحول MOSFIRE إلى جهاز تصوير واسع المجال. وقد طُوّر هذا الجهاز من قِبل فرق من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس (UCLA)، ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) ، وجامعة كاليفورنيا في سانتا كروز (UCSC). الباحثان الرئيسيان المشاركان هما إيان إس. ماكلين (جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس) وتشارلز سي. ستيدل (معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا)، وأدار المشروع شون أدكينز، مدير برنامج الأجهزة في مرصد WMKO. مُوِّل مشروع MOSFIRE جزئيًا من خلال برنامج أجهزة نظام التلسكوب (TSIP)، الذي تديره رابطة الجامعات لأبحاث علم الفلك (AURA) وتموله المؤسسة الوطنية للعلوم؛ ومن خلال تبرع خاص لمرصد WMKO من غوردون وبيتي مور. [ 7 ]
ديموس
يستطيع مطياف التصوير متعدد الأجسام خارج المجرة العميق (DEIMOS) جمع أطياف من 130 مجرة ​​أو أكثر في عملية تعريض واحدة. وفي وضع "القناع الضخم"، يمكن لـ DEIMOS التقاط أطياف لأكثر من 1200 جسم في آن واحد، باستخدام مرشح خاص ضيق النطاق.
توظيف
يُعدّ مطياف إيشيل عالي الدقة ، وهو أكبر أجهزة مرصد كيك وأكثرها تعقيدًا من الناحية الميكانيكية، أداةً رئيسيةً تقوم بتحليل الضوء الوارد إلى ألوانه المكونة لقياس شدة كل قناة من آلاف القنوات اللونية بدقة متناهية. وقد أسفرت قدراته الطيفية عن العديد من الاكتشافات الرائدة، مثل رصد كواكب خارج المجموعة الشمسية وتقديم أدلة مباشرة على صحة نموذج نظرية الانفجار العظيم . تصل دقة قياس السرعة الشعاعية إلى متر واحد في الثانية (1.0 م/ث). [ 8 ] ويبلغ حد الكشف للجهاز عند وحدة فلكية واحدة 0.2 ميغا جول . [ 9 ]  
KCWI
جهاز تصوير شبكة كيك الكونية [ 10 ] هو مطياف مجال متكامل كان يعمل في الأصل بأطوال موجية تتراوح بين 350 و560 نانومتر . وفي الآونة الأخيرة، تمت إضافة جهاز رسم خرائط إعادة تأين كيك الكونية (KCRM)، مما وسّع نطاق التغطية للأطوال الموجية الطويلة من 560 إلى 1050 نانومتر.
LRIS
يُعدّ مطياف التصوير منخفض الدقة أداةً تعمل في ظروف الإضاءة الخافتة، قادرة على التقاط أطياف وصور لأبعد الأجسام المعروفة في الكون. وهو مُجهّز بذراع حمراء وذراع زرقاء لاستكشاف التجمعات النجمية في المجرات البعيدة، والنوى المجرية النشطة ، والتجمعات المجرية ، والكوازارات .
NIRC-2
تعمل كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة من الجيل الثاني مع نظام البصريات التكيفية لتلسكوب كيك لإنتاج صور أرضية عالية الدقة وبيانات طيفية في نطاق 1-5 ميكرومتر (ميكرومتر). تشمل البرامج النموذجية رسم خرائط لخصائص سطح أجرام النظام الشمسي ، والبحث عن كواكب تدور حول نجوم أخرى، وتحليل شكل المجرات البعيدة.
NIRES
مطياف إيشيليت للأشعة تحت الحمراء القريبة هو مطياف يوفر تغطية متزامنة للأطوال الموجية من 0.94 إلى 2.45 ميكرون .
مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة
يدرس مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة المجرات الراديوية ذات الانزياح الأحمر العالي جدًا ، وحركات وأنواع النجوم الموجودة بالقرب من مركز المجرة ، وطبيعة الأقزام البنية ، والمناطق النووية لمجرات الانفجار النجمي الغبارية، والنوى المجرية النشطة، والكيمياء بين النجوم ، والفيزياء النجمية ، وعلوم النظام الشمسي.
أوزيريس
مطياف التصوير بالأشعة تحت الحمراء المُثبِّط لجزيئات الهيدروكسيل (OH-Suppressing IFR) هو مطياف يعمل بالأشعة تحت الحمراء القريبة، ويُستخدم مع  نظام البصريات التكيفية لتلسكوب كيك 1. يلتقط جهاز OSIRIS أطيافًا في مجال رؤية ضيق، ليُقدِّم سلسلة من الصور بأطوال موجية مختلفة. يُمكِّن هذا الجهاز علماء الفلك من تجاهل الأطوال الموجية التي يسطع عندها الغلاف الجوي للأرض بشدة نتيجة انبعاثات جزيئات الهيدروكسيل (OH )، مما يسمح برصد أجرام سماوية أضعف بعشر مرات مما كان متاحًا سابقًا. تم تركيب جهاز OSIRIS في الأصل على تلسكوب كيك 2، ثم نُقل إلى تلسكوب كيك 1 في يناير 2012.
ESI
جهاز مطياف وتصوير إيشيليت [ 11 ] هو مطياف عالي الدقة للأطوال الموجية البصرية، ويتميز أيضًا بقدرات التصوير.
KPF
جهاز البحث عن الكواكب كيك [ 12 ] هو أحدث أداة على كيك، والذي حقق أول ضوء في عام 2022. وهو مطياف عالي الدقة ومستقر للغاية مصمم لتحديد الكواكب الخارجية من خلال طريقة السرعة الشعاعية .

الآلات الموسيقية السابقة:

NIRC
تتميز كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة لتلسكوب كيك 1 بحساسية فائقة، إذ يمكنها رصد ما يعادل شعلة شمعة واحدة على سطح القمر . هذه الحساسية تجعلها مثالية لإجراء دراسات معمقة للغاية حول تكوين المجرات وتطورها، والبحث عن المجرات الأولية ، وتصوير بيئات الكوازارات. وقد أسهمت في دراسات رائدة لمركز المجرة ، كما تُستخدم لدراسة الأقراص الكوكبية الأولية ، ومناطق تكوّن النجوم عالية الكتلة . وقد أُخرجت كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة من الخدمة العلمية عام 2010.
LWS
مطياف الموجات الطويلة لتلسكوب كيك 1 هو مطياف تصويري يعمل بتقنية المحززات ضمن نطاق أطوال موجية يتراوح بين 3 و25 ميكرون. ومثل مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRC)، كان مطياف الموجات الطويلة أداةً أماميةً من نوع CASS، وقد استُخدم لدراسة المذنبات والكواكب والأجرام خارج المجرة. وقد أُخرج مطياف الموجات الطويلة من الخدمة في عمليات الرصد العلمي.
مقياس التداخل كيك
سمح مقياس التداخل بدمج الضوء من تلسكوبي كيك في مقياس تداخل بصري يعمل بالأشعة تحت الحمراء القريبة، بطول قاعدة يبلغ 85 مترًا (279 قدمًا) . وقد منحت هذه القاعدة الطويلة مقياس التداخل دقة زاوية فعالة تبلغ 5 ملي ثانية قوسية عند 2.2 ميكرومتر، و24 ملي ثانية قوسية عند 10 ميكرومتر. كما سمحت عدة أجهزة خلفية لمقياس التداخل بالعمل في أوضاع متنوعة، بما في ذلك العمل في نطاقات H وK وL من الأشعة تحت الحمراء القريبة، بالإضافة إلى قياس التداخل الصفري . وفي منتصف عام 2012، توقف العمل بمقياس تداخل كيك بسبب نقص التمويل.    

تم تجهيز كلا تلسكوبي مرصد كيك بنظام بصريات تكيفية يعتمد على نجم توجيه ليزري ، والذي يعوض التشويش الناتج عن اضطراب الغلاف الجوي . ويُعد هذا النظام أول نظام بصريات تكيفية يعمل على تلسكوب كبير، وقد خضع لتحديثات مستمرة لتوسيع قدراته.

يسارًا : تُعتبر قمة ماونا كيا واحدة من أهم مواقع الرصد الفلكي في العالم. ويُعدّ تلسكوبا كيك التوأمان من بين أكبر الأجهزة البصرية/الأشعة تحت الحمراء القريبة المستخدمة حاليًا في جميع أنحاء العالم. وسطًا : سماء الليل وليزر مرصد كيك للبصريات التكيفية. يمينًا : مرصد كيك عند غروب الشمس

انظر أيضاً

مقارنة أحجام المرايا الرئيسية

مراجع

  1. ↑ "في ذكرى الراحل: تيري ماست (1943 - 2016)" . أخبار جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 يوليو 2019 .
  2. ↑ ياريس، لين (1992). "ثورة كيك في تصميم التلسكوبات التي تم ابتكارها في مختبر لورانس بيركلي" . تم الاطلاع عليه في 7 أكتوبر 2016 .
  3. ↑ ماست، تي إس؛ نيلسون، جيه إي (1988). أولريش، ماري هيلين (محررة). "قطاعات المرآة الرئيسية لتلسكوب كيك: التصنيع والدعم" . التلسكوبات الكبيرة جدًا وأجهزتها، وقائع مؤتمر وورشة عمل المرصد الأوروبي الجنوبي، وقائع مؤتمر المرصد الأوروبي الجنوبي حول التلسكوبات الكبيرة جدًا وأجهزتها . 30. غارشينغ، ألمانيا: المرصد الأوروبي الجنوبي (ESO): 411. رمز Bibcode : 1988ESOC...30..411M .
  4. ↑ موريان، هانز ف.؛ هارتمان، بيتر؛ جيدامزيك، رالف؛ هونيس، هارتموت و. "زيرودور للتلسكوبات المجزأة الكبيرة" (ملف PDF) . شوت جلاس. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 31 يوليو 2009. تم الاطلاع عليه في 17 أبريل 2009 .
  5. ↑ لويس، هيلتون. "في ذكرى: جيري نيلسون، مصمم التلسكوبات الأسطوري" . شبكة مدونات ساينتفك أمريكان . تم الاطلاع عليه في 16 يونيو 2017 .
  6. ↑ "قدرات موسفاير القائمة على العلم" .
  7. ↑ "موسفاير، مطياف متعدد الأجسام لاستكشاف الأشعة تحت الحمراء في مرصد كيك" (ملف PDF) . irlab.astro.ucla.edu. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 23 مارس 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 نوفمبر 2019 .
  8. ↑ ناسا. "اكتشافات كيبلر - حول عمليات الرصد اللاحقة" . ناسا . مؤرشف من الأصل في 21 يوليو 2011.
  9. ↑ "مسح ناسا-جامعة كاليفورنيا لإيتا-الأرض في مرصد كيك" . الأكاديمية الصينية للعلوم . 16 أكتوبر 2010. مؤرشف من الأصل في 4 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 21 فبراير 2015 .
  10. ↑ موريسي، باتريك؛ ماتوسزوسكي، ماتوسز؛ مارتن، د. كريستوفر؛ نيل، جيمس د.؛ إيبس، هارلاند؛ فوسيك، جيسون؛ ويبر، بوب؛ دارفيش، بهنام؛ أدكينز، شون؛ ألين، ستيف؛ بارتوس، راندي؛ بيليكي، جاستن؛ كاباك، جيري؛ كالهان، شون؛ كولي، ديف؛ كرابيل، مارتي؛ ديتش، ويليام؛ ديليكروا، أليكس؛ دوبمان، جريج؛ هيليارد، ديفيد؛ جيمس، إيان؛ كاي، ستيف؛ كوكوروفسكي، مايكل؛ كوك، شوي؛ لانكلوس، كايل؛ ميلنر، ستيف؛ مور، آنا؛ أوسوليفان، دونال؛ باريهار، براشي؛ بارك، سام؛ فيليبس، أندرو؛ ريزي، لوكا؛ روكوسي، كونستانس؛ رودريجيز، هيكتور؛ سالون، إيف؛ سيمان، كيرك؛ شيخ، ديفيد؛ وايس، جيسون؛ زارزاكا، راي (1 سبتمبر 2018). "مطياف المجال المتكامل لتصوير شبكة كيك الكونية" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 864 (1): 93. arXiv : 1807.10356 . Bibcode : 2018ApJ...864...93M . doi : 10.3847/1538-4357/aad597 .
  11. ^ شينيس، منظمة العفو الدولية؛ بولت، م. إبس، الأب. كيبريك، رود آيلاند؛ ميلر، شبيبة. رادوفان، إم في؛ بيجلو، كولومبيا البريطانية؛ سوتين، بي إم (أغسطس 2002). “ESI، مرصد كيك الجديد Echellette Spectrograph and Imager”. منشورات الجمعية الفلكية في منطقة المحيط الهادئ . 114 (798): 851– 865. أرخايف : astro-ph/0204297 . بيب كود : 2002PASP..114..851S . دوى : 10.1086/341706 .
  12. ↑ جيبسون، ستيفن ر.؛ هوارد، أندرو و.؛ رايدر، كودي؛ هالفيرسون، صموئيل ب.؛ روي، أربيتا؛ بيكر، آشلي د.؛ إيدلشتاين، جيري؛ سميث، كريستوفر؛ فولتون، بنجامين؛ والاويندر، جوش؛ برودهايم، ماكس؛ براون، ماثيو؛ تشان، دوايت؛ داي، فاي؛ ديش، ويليام؛ جوتشالك، كولبي؛ جريلو، جيسون؛ هيل، ديفيد؛ هيل، جرانت؛ هولدن، برادفورد ب.؛ هاوسهولدر، آرون؛ إسحاقسون، هوارد؛ إيشيكاوا، يوزو؛ جيلينسكي، شارون؛ كاسيس، مارك ف.؛ كاي، ستيفن؛ لاهر، روس؛ لانكلوس، كايل؛ لي، تشين-هسيو؛ ليلي، سكوت؛ مكارني، بنجامين؛ ميلر، تيم؛ باين، جويل؛ بيتجورا، إريك؛ بوبيت، كلير؛ رافانتي، مايك؛ روبنزال، رايان؛ ساندفورد، ديل؛ شواب، كريستيان؛ شوم، آبي ب.؛ سيرك، مارتن م.؛ سميث، روجر؛ ثورن، جيم؛ فاليانت، جون؛ فاندنبرغ، آدم؛ وانغ، سيندي؛ ويشنو، إدوارد؛ وولد، ترومان؛ ييه، شيري؛ باكا، ستيف؛ بيشمان، تشارلز أ.؛ بيريمان، بروس؛ براون، توماس؛ كيسي، كيلين؛ تشين، جيسون؛ تشونغ، جيمس؛ كولي، ديفيد؛ ديفينوت، مارك؛ إلوير، حمزة؛ فينستاد، دانيال؛ فرايس، ماثيو؛ جيمس، إيان؛ جوتي، إليشا؛ كيليان، جو؛ ليفين، أوبي؛ لي، أديلا؛ مارين، إدواردو؛ ميلنر، ستيفن؛ نانس، كريغ؛ أوهانلون، تيموثي؛ أور، دانيال؛ أورتيز-سوتو، روبرتو؛ باين، توم؛ بيمبر، جاكوب؛ راسكين، جيرت؛ سافاج، مورين؛ سيفارت، أندرياس؛ سميث، بريت. ستورسوند، روب؛ ستورمر، جوليان. سومينين، نيك؛ تيهيرو، خيريز؛ تود فون بوكمان؛ الأجور، كيث؛ فايسفيلر، ماري. ويلكوكس، مافورنين؛ ويزينوفيتش، بيتر؛ ولفينبيرجر، آنا (18 يوليو 2024). “تصميم نظام Keck Planet Finder”. في فيرنت، جويل ر. براينت، جوليا J.؛ موتوهارا، كينتارو (محرران). الأجهزة الأرضية والمحمولة جواً لعلم الفلك X. ص. 9. دوي : 10.1117/12.3017841 . رقم ISBN  978-1-5106-7515-5.

للمزيد من القراءة

  • باري باركر، سلم إلى النجوم: قصة أكبر مرصد في العالم ، دار بلينوم للنشر، نيويورك ولندن، 1994، رقم ISBN 0-306-44763-0- يحتوي على مواد شاملة حول بناء كيك 1