Die Zwillingsteleskope am W.M. Keck-Observatorium sind laut der Website des Observatoriums die größten optischen und infraroten Teleskope der Welt. Aufgrund der Größe und Lage der Teleskope sind sie bei professionellen Astronomen sehr gefragt. (Das Observatorium ist nicht öffentlich zugänglich.) Keck hat an mehreren bemerkenswerten Entdeckungen teilgenommen.
Das Observatorium befindet sich auf dem Mauna Kea, einem schlafenden Vulkan in Hawaii. Weil es so nahe am Äquator liegt, ist Mauna Kea ein ausgezeichneter astronomischer Beobachtungsort.“Mitten im Pazifischen Ozean ist Hawaii Island von Tausenden von Kilometern thermisch stabiler Meere umgeben“, schrieb das Keck Observatory auf seiner Website. „Der 13.796 Fuß hohe Mauna Kea-Gipfel hat keine nahe gelegenen Bergketten, um die obere Atmosphäre zu stören. Nur wenige Lichter der Stadt verschmutzen den hawaiianischen Nachthimmel, und die meiste Zeit des Jahres ist die Atmosphäre über dem Mauna Kea klar, ruhig und trocken.“Beide Teleskope, Keck I und Keck II, messen 10 Meter (32,8 Fuß). Die Spiegel für jedes Teleskop bestehen aus 36 leichten Segmenten, die ähnlich wie ein einzelner Spiegel zusammenarbeiten. Die Teleskope sind in isolierten Kuppeln von 700.000 Kubikfuß untergebracht. Riesige Klimaanlagen laufen den ganzen Tag, um die Temperatur auf oder unter dem Gefrierpunkt zu halten. Dies hilft, die Verformung des Stahls und der Spiegel der Teleskope zu reduzieren, so die Keck-Website.
Geschichte
Die Finanzierung der Teleskope stammt von einer philanthropischen Organisation namens W.M. Keck Foundation. Das Unternehmen wurde 1954 von William Myron Keck gegründet, der die Superior Oil Company gründete, so die Website der Stiftung.
„Herr Keck stellte sich eine philanthropische Institution vor, die der Menschheit weitreichende Vorteile bringen würde“, sagte die Stiftung. „Durch einen mutigen, kreativen Ansatz bei der Gewährung von Zuschüssen hat er ein Vermächtnis geschaffen, das die Stiftung heute stolz aufrechterhält.“
Das Mandat der Stiftung umfasst die Finanzierung der Wissenschaft, und 1985 gewährte sie 70 Millionen US-Dollar (155 Millionen US-Dollar in 2014-Dollar) für den Bau des ersten Teleskops, Keck I. Während des Baus kamen 68 Millionen US-Dollar für das zweite Teleskop, Keck II. Die Teleskope begannen ihre wissenschaftliche Arbeit 1993 bzw. 1996, so die Keck-Website.
Das Instrumentenarsenal der Teleskope umfasst mehrere für optische Wellenlängen und andere für Infrarot. Keck II beherbergt DEIMOS (Deep Extragalactic Imaging Multi-Object Spectrograph), das spektrale Informationen von 1.200 Objekten gleichzeitig aufnehmen kann. Keck I hat HIRES (High Resolution Echelle Spectrometer), das die Farben des Sternenlichts untersuchen kann.Beispiele für Infrarotinstrumente sind das Laser Adaptive Optics System (verfügbar mit bestimmten Instrumenten an beiden Teleskopen) und Keck II’s NIRSPEC (Das Nahinfrarotspektrometer). Einige der wissenschaftlichen Untersuchungen von NIRSPEC umfassen die Untersuchung von Radiogalaxien, die sehr weit von der Erde entfernt sind (was bedeutet, dass sie nach der Urknalltheorie älter sind, die besagt, dass das Universum aus einer Singularität entstanden ist und sich seitdem ausdehnt.) NIRSPEC kann auch verwendet werden, um mehr über braune Zwerge zu erfahren, bei denen es sich um Objekte handelt, die als „gescheiterte Sterne“ gelten — immense Gasriesen, die nicht groß genug sind, um die Kernfusion zu starten.
Scharfe Bilder ausstrahlen
Laut der Website des Observatoriums ist das Keck II-Teleskop das erste der Welt, das ein adaptives Optiksystem verwendet; Keck I hatte später auch eines installiert. Diese Art eines Systems soll die Form des Spiegels ändern, um Änderungen in der Atmosphäre Rechnung zu tragen. Die Atmosphäre kann das Erscheinungsbild entfernter Sterne verwischen, was es Astronomen erschwert, genaue Messungen durchzuführen, es sei denn, sie erheben sich über die Luft. (Dies ist ein Grund, warum Wissenschaftler gerne Teleskope wie das Hubble-Weltraumteleskop oder das Spitzer-Weltraumteleskop verwenden.)
Da sich die Atmosphäre so schnell ändert, müssen auch die Teleskope ihre Form schnell ändern. Beide Teleskope können ihren Spiegel 2.000 Mal pro Sekunde verändern, wodurch die Bilder 10 mal klarer werden als ohne das System. Sie verlassen sich auf einen Laser, um die Messungen zur Veränderung vorzunehmen, was eine Verbesserung gegenüber der alten Methode darstellt: mit einem hellen Stern, der nicht einfach zu erreichen ist, da dies nur in etwa 1 Prozent des Himmels möglich ist.“Astronomen entwickelten eine adaptive Optik für Laserleitsterne mit einem Speziallaser, um Natriumatome anzuregen, die in einer atmosphärischen Schicht 90 Kilometer über der Erde sitzen“, sagte das Observatorium. „Die Anregung der Atome in den Natriumschichten erzeugt einen künstlichen“Stern“zur Messung atmosphärischer Verzerrungen und ermöglicht adaptiven Optiken, scharfe Bilder von Himmelsobjekten zu erzeugen, die fast überall am Himmel positioniert sind.“
Bemerkenswerte Entdeckungen
Kecks Zwillingsteleskope haben seit der Fertigstellung des Baus eine Vielzahl von Entdeckungen gemacht.
Keck hat an mehreren anderen Entdeckungen teilgenommen:
- Es half, die Größe einer fernen Welt zu messen, die ungefähr so groß ist wie Uranus.
- Es entdeckte vier Quasare (Galaxien, die von Schwarzen Löchern angetrieben werden) in einem einzigen System.
- Es stellte sich heraus, dass eine Galaxie fast ausschließlich aus dunkler Materie besteht.
- Es verfolgte interessante atmosphärische Aktivitäten auf Jupiters vulkanischem Mond Io sowie Neptun.
- Es spähte auf einen Stern mit einem seltsamen Muster von Aufhellung und Verdunkelung; obwohl es später Staub zugeschrieben wurde, nannten einige Leute es damals eine mögliche außerirdische Megastruktur.
1999 unterstützte das Observatorium ein anderes Observatorium bei der Beobachtung des ersten Exoplanetentransits über seinen Mutterstern. Dies geschah, nachdem Keck Messungen von Stern HD 209458 durchgeführt hatte und feststellte, dass der Stern zu wackeln schien, als ob ein Planet seine Bewegungen veränderte. Das Wissenschaftsteam bat dann andere Astronomen am privat finanzierten Fairborn Observatory in Arizona, auf einen Transit über das Gesicht des Sterns zu achten, der wie vorhergesagt stattfand.Eine weitere Entdeckung bestand darin, herauszufinden, wie sich Sterne in der Andromeda-Galaxie bewegen, einer prominenten Galaxie, die 2,5 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist und sie zu einem sehr nahen Nachbarn macht. Dies war wichtig, weil es den Astronomen half zu verstehen, wie immens diese Galaxie ist.
Keck beteiligte sich auch an einem Forschungsprojekt mit mehreren Teleskopen, die Supernovae (Sternexplosionen) im gesamten Universum untersuchten. Ziel war es, mit ihnen zu berechnen, wie schnell sich das Universum ausdehnt. Die Ergebnisse zeigten, dass das Universum tatsächlich beschleunigt, während es wächst, vielleicht durch „dunkle Energie“ vorangetrieben — ein wenig verstandenes Konzept, das (zusammen mit dunkler Materie) den größten Teil des Universums ausmachen kann. Im Jahr 2015 half Keck dabei, die damals am weitesten entfernte Galaxie aufzuspüren, die jemals gefunden wurde — EGSY8p7, die etwa 13,2 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Aufgrund ihrer extremen Entfernung stammt die Galaxie nur 600 Millionen Jahre nach dem Urknall, der das Universum geschaffen hat. Die Untersuchung solcher Galaxien hilft Astronomen, mehr über die Geschichte des Universums, insbesondere des alten Universums, zu erfahren. Im nächsten Jahr enthüllten Astronomen frühe Arbeiten zur Untersuchung von Galaxien, die aus dem Ende des Dunklen Zeitalters stammen und sich auf eine Zeit beziehen, in der Licht die Opazität des Universums nicht durchdringen konnte.