Обсерватория Маунт -Вилсон ( MWO ) — астрономическая обсерватория в округе Лос-Анджелес, Калифорния , США. MWO расположен на горе Вилсон , вершине высотой 5710 футов (1740 метров) в горах Сан-Габриэль недалеко от Пасадены , к северо-востоку от Лос-Анджелеса.
В обсерватории есть два исторически важных телескопа: 100-дюймовый (2,5 м) телескоп Хукера, который был телескопом с самой большой апертурой в мире с момента его завершения в 1917–1949 годах, и 60-дюймовый телескоп, который был крупнейшим действующим телескопом в мире. мире, когда он был завершен в 1908 году. Он также содержит солнечный телескоп Snow , построенный в 1905 году, солнечную башню высотой 60 футов (18 м), завершенную в 1908 году, солнечную башню высотой 150 футов (46 м), завершенную в 1912 году, и батарею CHARA . построен Университетом штата Джорджия, который вступил в полную эксплуатацию в 2004 году и на момент завершения строительства был крупнейшим оптическим интерферометром в мире.
Из-за инверсионного слоя , который удерживает теплый воздух и смог над Лос-Анджелесом, на горе Вильсон более устойчивый воздух, чем в любом другом месте Северной Америки, что делает ее идеальной для астрономии и, в частности, для интерферометрии . [1] Растущее световое загрязнение из-за роста Большого Лос-Анджелеса ограничило возможности обсерватории заниматься астрономией дальнего космоса, но она остается продуктивным центром, а массив CHARA продолжает важные звездные исследования.
Первые попытки установить телескоп на горе Вильсон были предприняты в 1880-х годах одним из основателей Университета Южной Калифорнии Эдвардом Фоллсом Спенсом , но он умер, не завершив усилия по финансированию. [2] Обсерватория была задумана и основана Джорджем Эллери Хейлом , который ранее построил 1-метровый телескоп в обсерватории Йеркса , который на тот момент был крупнейшим телескопом в мире. Солнечная обсерватория Маунт-Вилсон была впервые профинансирована Вашингтонским институтом Карнеги в 1904 году, когда в 1904 году она арендовала землю у владельцев отеля Маунт-Вилсон. Среди условий аренды было то, что она разрешала общественный доступ. [3]
В обсерватории Маунт-Вилсон есть три солнечных телескопа . Только один из этих телескопов, 60-футовая Солнечная башня, до сих пор используется для исследований Солнца.
Снежный солнечный телескоп был первым телескопом, установленным в молодой солнечной обсерватории Маунт-Вилсон. Это был первый в мире стационарный солнечный телескоп. Солнечные телескопы раньше были портативными, поэтому их можно было брать с собой на солнечные затмения по всему миру. Телескоп был подарен обсерватории Йеркса Хелен Сноу из Чикаго. Джордж Эллери Хейл, тогдашний директор Йеркса, приказал доставить телескоп на Маунт-Вилсон, чтобы использовать его в качестве настоящего научного инструмента. Его главное зеркало диаметром 24 дюйма (61 см) с фокусным расстоянием 60 футов (18 м) в сочетании со спектрографом проделало новаторскую работу по изучению спектров солнечных пятен, доплеровского сдвига вращающегося солнечного диска и ежедневных изображений Солнца в нескольких длинах волн. . Вскоре последовали звездные исследования, поскольку спектры самых ярких звезд можно было записать с очень длительной выдержкой на стеклянных пластинках. [4] Солнечным телескопом Сноу в основном пользуются студенты бакалавриата, которые проходят практическое обучение в области физики Солнца и спектроскопии. [5] Его также публично использовали во время прохождения Меркурия по диску Солнца 9 мая 2016 года.
Солнечная башня высотой 60 футов (18 м) вскоре была построена на основе работ, начатых на телескопе Snow. По завершении строительства в 1908 году конструкция вертикальной башни солнечного телескопа с фокусным расстоянием 60 футов позволила получить гораздо более высокое разрешение изображения и спектра Солнца, чем мог достичь телескоп Сноу. Более высокое разрешение было достигнуто за счет размещения оптики выше над землей, что позволило избежать искажений, вызванных нагревом земли солнцем. 25 июня 1908 года Хейл зафиксировал зеемановское расщепление в спектре солнечного пятна, впервые показав, что магнитные поля существуют где-то помимо Земли. Более позднее открытие касалось обратной полярности солнечных пятен нового солнечного цикла 1912 года. Успех 60-футовой Башни побудил Хейла заняться поиском еще одного, более высокого башенного телескопа. В 1960-х годах Роберт Лейтон обнаружил, что Солнце имеет 5-минутные колебания, и родилась область гелиосейсмологии. [4] [6] 60-футовая башня находится в ведении факультета физики и астрономии Университета Южной Калифорнии .
Солнечная башня с фокусным расстоянием 150 футов (46 м) расширила конструкцию солнечной башни за счет конструкции «башня в башне». (На самом деле высота башни составляет 176 футов (54 м).) Внутренняя башня поддерживает верхнюю оптику, а внешняя башня, которая полностью окружает внутреннюю башню, поддерживает купол и полы вокруг оптики. Такая конструкция позволяла полностью изолировать оптику от воздействия ветра, раскачивающего башню. Два зеркала направляют солнечный свет на 12-дюймовую (30 см) линзу, которая фокусирует свет на первом этаже. Впервые он был завершен в 1910 году, но неудовлетворительная оптика привела к двухлетней задержке, прежде чем была установлена подходящая дублетная линза. Исследования включали вращение Солнца, полярность солнечных пятен, ежедневные рисунки солнечных пятен и множество исследований магнитного поля. Солнечный телескоп будет крупнейшим в мире в течение 50 лет, пока в 1962 году в Китт-Пик в Аризоне не будет завершен солнечный телескоп Макмат-Пирса. В 1985 году Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе взял на себя управление солнечной башней у обсерваторий Карнеги после того, как они решили прекратить финансирование проекта. обсерватория. [7]
Для 60-дюймового телескопа Джордж Эллери Хейл получил в подарок от своего отца Уильяма Хейла 60-дюймовую (1,5 м) заготовку зеркала, отлитую Сен-Гобеном во Франции в 1896 году. Это был стеклянный диск толщиной 19 см и весом 860 кг. Однако только в 1904 году Хейл получил финансирование от Института Карнеги на строительство обсерватории. Шлифование началось в 1905 году и продолжалось два года. Монтаж и конструкция телескопа были построены в Сан-Франциско и едва пережили землетрясение 1906 года . Транспортировка обломков на вершину горы Вильсон была огромной задачей. Первый свет произошел 8 декабря 1908 года. На тот момент это был самый большой действующий телескоп в мире. [1] Левиафан из Парсонстауна лорда Росса , 72-дюймовый (1,8-метровый) телескоп, построенный в 1845 году, к 1890-м годам вышел из строя.
Несмотря на то, что 60-дюймовый 60-дюймовый экран был немного меньше Левиафана, он имел множество преимуществ, включая гораздо лучшее место расположения, стеклянное зеркало вместо металлического зеркала и прецизионную монтировку, которая могла точно отслеживать любое направление в небе, поэтому 60-дюймовый экран был основным продвигать.
60-дюймовый телескоп представляет собой телескоп-рефлектор, созданный для конфигураций Ньютона , Кассегрена и Куде . В настоящее время используется в изогнутой конфигурации Кассегрена. Он стал одним из самых производительных и успешных телескопов в астрономической истории. Его конструкция и светосила позволили стать пионерами спектроскопического анализа, измерения параллакса , фотографии туманностей и фотометрической фотографии. [8] Хотя девять лет спустя этот 60-дюймовый телескоп превзошел по размерам § 100-дюймовый телескоп Хукера, он оставался одним из крупнейших из используемых на протяжении десятилетий.
В 1992 году 60-дюймовый телескоп был оснащен первой системой адаптивной оптики — Экспериментом по компенсации атмосферы (ACE). 69-канальная система улучшила потенциальную разрешающую способность телескопа с 0,5 до 1,0 угл. сек. до 0,07 угл. сек. ACE был разработан DARPA для системы Стратегической оборонной инициативы , а Национальный научный фонд профинансировал переоборудование в гражданскую сферу.
Телескоп используется для работы с общественностью как второй по величине телескоп в мире, предназначенный для широкой публики. Изготовленные на заказ окуляры диаметром 10 см крепятся к фокусу с помощью изогнутой конфигурации кассегрена, чтобы обеспечить вид на Луну, планеты и объекты дальнего космоса. Группы могут забронировать телескоп на вечер наблюдений. [9]
100-дюймовый (2,5 м) телескоп Хукера , расположенный в обсерватории Маунт-Вилсон в Калифорнии, был построен в 1917 году и до 1949 года был крупнейшим телескопом в мире. Это один из самых известных телескопов в наблюдательной астрономии 20-го века. Его использовал Эдвин Хаббл для проведения наблюдений, в ходе которых он получил два фундаментальных результата, изменивших научный взгляд на Вселенную. Используя наблюдения, сделанные им в 1922–1923 годах, Хаббл смог доказать , что Вселенная простирается за пределы галактики Млечный Путь и что несколько туманностей находились на расстоянии миллионов световых лет. Затем он показал, что Вселенная расширяется . [10]
Как только проект шестидесятидюймового телескопа пошел полным ходом, Хейл немедленно приступил к созданию телескопа большего размера. Джон Д. Хукер предоставил решающее финансирование в размере 45 000 долларов [12] на покупку и шлифовку зеркала, а Эндрю Карнеги [13] предоставил средства на завершение строительства телескопа и купола. Фабрика Сен-Гобен снова была выбрана для отливки заготовки в 1906 году, что было завершено в 1908 году. После серьезных проблем с заготовкой (и потенциальными заменами) телескоп Хукера был завершен и увидел «первый свет» 2 ноября 1917 года. Как и в случае с шестидесятидюймовым телескопом, подшипникам помогают ртутные поплавки, которые выдерживают 100-тонный вес телескопа.
В 1919 году телескоп Хукера был оснащен специальной приставкой — 6-метровым оптическим астрономическим интерферометром , разработанным Альбертом А. Майкельсоном , намного большим, чем тот, который он использовал для измерения спутников Юпитера. Майкельсон смог использовать это оборудование для определения точного диаметра звезд, таких как Бетельгейзе , впервые когда-либо измеряя размер звезды. Генри Норрис Рассел разработал свою систему классификации звезд на основе наблюдений с помощью телескопа Хукера.
В 1935 году серебряное покрытие, использовавшееся с 1917 года на зеркале Хукера, было заменено более современным и долговечным алюминиевым покрытием, которое отражало на 50% больше света, чем старое серебряное покрытие. Новый метод покрытия зеркал телескопа был впервые опробован на старом 1,5-метровом зеркале. [14]
Эдвин Хаббл выполнил множество важных расчетов, работая на телескопе Хукера. В 1923 году Хаббл с помощью 2,5-метрового телескопа обнаружил первую переменную цефеиду в спиральной туманности Андромеды. Это открытие позволило ему вычислить расстояние до спиральной туманности Андромеды и показать, что на самом деле это галактика за пределами нашего Млечного Пути . Хаббл при содействии Милтона Л. Хьюмасона наблюдал величину красного смещения во многих галактиках и в 1929 году опубликовал статью, в которой показано, что Вселенная расширяется.
Три десятилетия правления Хукера как крупнейшего телескопа подошли к концу, когда консорциум Калифорнийского технологического института и Карнеги завершил строительство 200-дюймового (5,1 м) телескопа Хейла в Паломарской обсерватории , в 144 км к югу, в округе Сан-Диего, Калифорния . Телескоп Хейла увидел первый свет в январе 1949 года. [15]
К 1980-м годам фокус астрономических исследований переключился на наблюдения в дальнем космосе, для чего требовалось более темное небо, чем то, что можно было найти в районе Лос-Анджелеса, из-за постоянно растущей проблемы светового загрязнения . В 1989 году Институт Карнеги , управлявший обсерваторией, передал ее некоммерческому Институту Маунт-Вилсон. В то время 2,5-метровый телескоп был отключен, но был перезапущен в 1992 году, а в 1995 году он был оснащен системой адаптивной оптики видимого света, а позже, в 1997 году, на нем разместилась система адаптивной оптики лазерной направляющей звезды UnISIS. [16] [17]
Поскольку использование телескопа в научных работах снова сократилось, было принято решение переоборудовать его для использования для визуальных наблюдений. Из-за высокого положения фокуса Кассегрена над наблюдательной площадкой была разработана система зеркал и линз, позволяющая наблюдать из нижней части трубы телескопа. После завершения преобразования в 2014 году 2,5-метровый телескоп начал свою новую жизнь как крупнейший в мире телескоп, предназначенный для общественного использования. Регулярные плановые наблюдения начались с сезона наблюдений 2015 г. [18]
Телескоп имеет разрешающую способность 0,05 угловой секунды .
Астрономическая интерферометрия имеет богатую историю в Маунт-Вилсон. Здесь расположено не менее семи интерферометров. Причина этого в том, что чрезвычайно устойчивый воздух над горой Вильсон хорошо подходит для интерферометрии, использования нескольких точек наблюдения для увеличения разрешения, достаточного для прямого измерения таких деталей, как диаметры звезд.
Первым из этих интерферометров был 20-футовый звездный интерферометр. В 1919 году 100-дюймовый телескоп Хукера был оснащен специальной приставкой — 20-футовым оптическим астрономическим интерферометром, разработанным Альбертом А. Майкельсоном и Фрэнсисом Г. Пизом. Он был прикреплен к концу 100-дюймового телескопа и использовал телескоп в качестве направляющей платформы для поддержания ориентации на изучаемые звезды. К декабрю 1920 года Майкельсон и Пиз смогли использовать это оборудование для определения точного диаметра звезды, красного гиганта Бетельгейзе, впервые когда-либо измеряя угловой размер звезды. В следующем году Майкельсон и Пиз измерили диаметры еще шести красных гигантов, прежде чем достигли предела разрешения 20-футового интерферометра. [19]
Чтобы расширить работу 20-футового интерферометра, Пиз, Майкельсон и Джордж Э. Хейл спроектировали 50-футовый интерферометр, который был установлен в обсерватории Маунт-Вилсон в 1929 году. Он успешно измерил диаметр Бетельгейзе, но, кроме бета Андромеды, не смог измерить звезды, которые еще не были измерены 20-футовым интерферометром. [20]
Оптическая интерферометрия достигла предела доступных технологий, и потребовалось около тридцати лет для более быстрых вычислений, электронных детекторов и лазеров, чтобы снова сделать возможными более крупные интерферометры.
Инфракрасный пространственный интерферометр (ISI), управляемый подразделением Калифорнийского университета в Беркли , представляет собой группу из трех телескопов диаметром 1,65 метра, работающих в среднем инфракрасном диапазоне. Телескопы полностью мобильны, а их нынешнее расположение на горе Вилсон позволяет размещать их на расстоянии до 70 метров друг от друга, обеспечивая разрешение телескопа такого диаметра. Сигналы преобразуются в радиочастоты через гетеродинные схемы, а затем объединяются электронным способом с использованием методов, скопированных из радиоастрономии . [21] Самая длинная базовая линия длиной 70 метров обеспечивает разрешение 0,003 угловой секунды на длине волны 11 микрометров. 9 июля 2003 года ISI зафиксировала первые измерения синтеза апертуры закрытой фазы в среднем инфракрасном диапазоне. [22]
Центр астрономии высокого углового разрешения (CHARA), построенный и управляемый Университетом штата Джорджия , представляет собой интерферометр, состоящий из шести 1-метровых телескопов, расположенных по трем осям с максимальным расстоянием 330 м. Лучи света проходят через вакуумные трубы, задерживаются и объединяются оптически, поэтому требуется здание длиной 100 метров с подвижными зеркалами на тележках, чтобы поддерживать свет в фазе при вращении Земли. CHARA начала научное использование в 2002 году, а «рутинные операции» - в начале 2004 года. В инфракрасном диапазоне интегрированное изображение может разрешать до 0,0005 угловых секунд. Шесть телескопов регулярно используются для научных наблюдений, и по состоянию на конец 2005 года регулярно собираются результаты изображений. Массив сделал первое изображение поверхности звезды главной последовательности , отличной от Солнца, опубликованное в начале 2007 года. [23]
Телескоп диаметром 61 см, оснащенный инфракрасным детектором, приобретенным у военного подрядчика, был использован Эриком Беклином в 1966 году для определения центра Млечного Пути . [24]
В 1968 году Джерри Нойгебауэр и Роберт Б. Лейтон провели первое исследование неба в ближнем ИК-диапазоне (2,2 мкм) на большой площади с использованием отражающей тарелки диаметром 157 см, которую они построили в начале 1960-х годов. [25] Известный как инфракрасный телескоп Калифорнийского технологического института , он работал в режиме неуправляемого дрейфового сканирования с использованием фотоумножителя сульфида свинца (II) (PbS) , считывающего данные на бумажных диаграммах. [26] Сейчас телескоп выставлен в Центре Удвар-Хейзи , который является частью Смитсоновского музея авиации и космонавтики . [26]
Обсерватория была основным местом действия «Ничего за дверью», первого эпизода радиосериала « Тихо, пожалуйста», который первоначально вышел в эфир 8 июня 1947 года.
Обсерватория была местом съемок космического эпизода сериала «Проверь!» с доктором Стивом Брюле .
