Le grandi cupole del telescopio dell'Osservatorio McDonald. In alto a sinistra, la cupola del telescopio Hobby-Eberly si trova in cima al Monte Fowlkes. In primo piano, la cupola del telescopio Otto Struve si trova a sinistra e il telescopio Harlan J. Smith a destra, in cima al monte Locke.
(Immagine: © McDonald Observatory)
Il McDonald Observatory è un sito astronomico con sede in Texas che ha contribuito in modo significativo alla ricerca e all'istruzione per oltre 80 anni.
Amministrato dall'Università del Texas ad Austin, l'Osservatorio McDonald ha diversi telescopi arroccati a un'altitudine di 2079 metri sul livello del mare sul Monte Locke e sul Monte Fowlkes, parte delle montagne Davis nel Texas occidentale, a circa 450 miglia (724 chilometri) ad ovest di Austin. McDonald "gode dei cieli notturni più bui di qualsiasi osservatorio professionale negli Stati Uniti continentali", secondo un comunicato stampa rilasciato per l'80 ° anniversario dell'osservatorio.
McDonald ospita il telescopio Hobby-Eberly, uno dei più grandi telescopi ottici del mondo, con uno specchio largo 36 piedi (11 metri).
Un centro visitatori offre tour diurni dei terreni e grandi telescopi, visione solare diurna, un programma di crepuscolo in un anfiteatro all'aperto e feste notturne con stelle con osservazione del telescopio.
L'osservatorio è anche noto per il suo programma giornaliero StarDate, che funziona su oltre 300 stazioni radio in tutto il paese.
Il dono di un osservatorio
I reggenti dell'Università del Texas furono sorpresi quando aprirono la volontà di William Johnson McDonald, un banchiere di Parigi, in Texas, che morì nel 1926. Aveva lasciato la maggior parte della sua fortuna all'università allo scopo di costruire un osservatorio astronomico . Dopo che il procedimento giudiziario fu concluso, circa $ 850.000 (l'equivalente di $ 11 milioni oggi) erano disponibili, secondo la Texas State Historical Association.
"Si dice che McDonald abbia pensato che un osservatorio avrebbe migliorato le previsioni meteorologiche e quindi aiutato gli agricoltori a pianificare il loro lavoro", ha detto l'associazione.
Ma c'erano due grandi sfide da superare prima che il desiderio di McDonald potesse diventare realtà. Innanzitutto, i soldi erano sufficienti per costruire un osservatorio ma non abbastanza per gestirlo, quindi l'università avrebbe dovuto acquisire più fondi. Secondo, a quel tempo, l'Università del Texas non aveva astronomi nella sua facoltà, quindi aveva bisogno di reclutare un team di esperti spaziali.
Fortunatamente, l'Università di Chicago aveva astronomi che stavano cercando un altro telescopio da utilizzare in aggiunta al telescopio rifrattore della loro università all'Osservatorio di Yerkes. Quindi, i presidenti delle due università hanno fatto un accordo: l'Università del Texas avrebbe costruito il nuovo osservatorio e l'Università di Chicago avrebbe fornito esperti per gestirlo.
Telescopi all'Osservatorio McDonald
Il primo grande telescopio di McDonald - in seguito chiamato Otto Struve Telescope dopo il primo direttore dell'osservatorio - fu terminato nel 1939 ed è ancora in uso oggi. Il suo specchio principale è largo 82 pollici (2,08 metri). Uno degli scopi principali dello Struve Telescope era analizzare i colori esatti della luce proveniente dalle stelle e da altri corpi celesti, per determinare la loro composizione chimica, la temperatura e altre proprietà. Per fare questo, il telescopio è stato progettato per inviare la luce attraverso una serie di specchi in uno spettrografo - uno strumento che separa la luce nei suoi colori componenti - in un'altra stanza. Ciò ha richiesto il montaggio del telescopio su una disposizione strana di assi e contrappesi, progettata e costruita dalla società Warner & Swasey. "Con il suo pesante supporto in acciaio e la struttura nera a metà aperta, lo Struve non è solo uno strumento scientifico, ma è un'opera d'arte", Dice il sito web dell'Osservatorio.
Lo Struve Telescope ha aiutato gli astronomi a raccogliere le prime prove di un'atmosfera sulla luna di Saturno, Titano. Gerard Kuiper, assistito dallo stesso Struve, trovò gli indizi mentre esaminava le più grandi lune del nostro sistema solare nel 1944. Kuiper pubblicò il suo studio spettroscopico nel Diario astrofisico.
Nel 1956, un telescopio riflettore con uno specchio da 36 pollici (0,9 m) fu aggiunto al sito di McDonald su richiesta dell'Università di Chicago. Ospitato in una cupola di roccia estratta localmente e metallo residuo dalla cupola del telescopio Struve, questo strumento è stato progettato principalmente per misurare i cambiamenti nella luminosità delle stelle. Ora è obsoleto per la ricerca professionale, ma viene regolarmente utilizzato per speciali serate di osservazione pubblica.
Il telescopio Harlan J. Smith, con uno specchio principale largo 107 pollici (2,7 m) di larghezza, fu costruito dalla NASA per esaminare altri pianeti in preparazione alle missioni di veicoli spaziali. Fu il terzo telescopio più grande del mondo quando vide la prima luce nel 1968.
Dal 1969 al 1985, il telescopio Smith fu anche usato per puntare la luce laser su speciali specchi riflettenti lasciati sulla luna dagli astronauti dell'Apollo. Misurando il tempo necessario affinché la luce riflessa ritorni sulla Terra, gli astronomi possono misurare la distanza della luna con una precisione di 1,2 pollici (1,2 pollici). Queste misurazioni, a loro volta, contribuiscono alla nostra comprensione della velocità di rotazione della Terra, della composizione della luna, dei cambiamenti a lungo termine nell'orbita della luna e del comportamento della gravità stessa, inclusi piccoli effetti previsti dalla teoria della relatività generale di Albert Einstein.
Durante la costruzione del telescopio Smith, fu praticato un foro circolare al centro del suo principale specchio al quarzo per consentire alla luce di passare agli strumenti sul retro del telescopio. Il disco di quarzo intagliato è stato trasformato in un nuovo specchio largo 30 pollici (0,8 m) per un altro telescopio. Questo strumento, costruito nelle vicinanze nel 1970 e noto semplicemente come il telescopio da 0,8 metri, ha il vantaggio di un campo visivo insolitamente ampio.
Il più grande telescopio di McDonald
Oggi, il gigante di McDonald è l'Hobby-Eberly Telescope (HET), sul vicino Monte Fowlkes, a quasi un miglio (1,3 km) dal gruppo di cupole originali sul Monte Locke. L'HET è un progetto congiunto dell'Università del Texas ad Austin, Pennsylvania State University, e di due università tedesche: Ludwig-Maximilians-Universität München e Georg-August-Universität Göttingen.
Dedicato nel 1997, l'HET crea un sorprendente contrasto tecnologico con il classico strumento Struve. Lo specchio principale di HET non è un pezzo di vetro o quarzo, ma una serie di 91 segmenti esagonali controllati individualmente che creano un'area riflettente a nido d'ape larga 36 piedi (11 m). Una torre a forma di fungo accanto alla cupola principale contiene laser che sono mirati ai segmenti di specchio per testare e regolare il loro allineamento.
Un'altra caratteristica notevole dell'HET è che il telescopio può ruotare per puntare verso qualsiasi direzione della bussola, ma non può inclinarsi verso l'alto o verso il basso per puntare a diverse altezze nel cielo. Invece, lo specchio principale è supportato ad un angolo fisso che punta 55 gradi sopra l'orizzonte. Un supporto di tracciamento controllato con precisione sposta gli strumenti di raccolta della luce in varie posizioni sopra lo specchio principale, il che ha l'effetto di puntare su parti leggermente diverse del cielo. Questo design unico e semplificato ha permesso di costruire l'HET per una frazione del costo di un telescopio convenzionale delle sue dimensioni, consentendo comunque l'accesso al 70% del cielo visibile dalla sua posizione.
L'HET è stato progettato principalmente per la spettroscopia, che è un metodo chiave nelle attuali aree di ricerca come misurare i movimenti di oggetti spaziali, determinare le distanze dalle galassie e scoprire la storia dell'universo dal Big Bang.
Pianeti abitabili ed energia oscura
Nel 2017, l'HET era riconsacrato dopo un aggiornamento di $ 40 milioni. Il sistema di localizzazione è stato sostituito con una nuova unità che utilizza più mirror principale e ha un campo visivo più ampio. E sono stati creati nuovi strumenti di rilevamento.
Uno dei nuovi strumenti è l'Habitable Zone Planet Finder (HPF), costruito in collaborazione con il National Institute of Standards and Technology. L'HPF è ottimizzato per studiare la luce infrarossa proveniente da stelle nane rosse vicine e fredde, secondo un annuncio dall'osservatorio. Queste stelle hanno una lunga durata e potrebbero fornire energia costante ai pianeti in orbita vicino a loro. L'HPF consente misurazioni precise della velocità radiale di una stella, misurata dal sottile cambiamento nel colore degli spettri della stella mentre viene trascinato da un pianeta in orbita, che è un'informazione fondamentale nella scoperta e nella conferma di nuovi pianeti.
Avanzando un'altra frontiera è l'Esperimento dell'energia oscura del telescopio Hobby-Eberly (HETDEX). Considerato il primo grande esperimento alla ricerca della forza misteriosa che sta spingendo l'espansione dell'universo, l'HETDEX "ci dirà cosa costituisce quasi i tre quarti di tutta la materia e energia nell'universo. Ci dirà se le leggi della gravità sono corrette e rivelerà nuovi dettagli sul Big Bang in cui l'universo è nato, "il HETDEX sito web del progetto dice.
Un elemento chiave della tecnologia per la ricerca dell'energia oscura sono gli Spettrografi Visible Integral-Field Replicable Unit, o VIRUS, un set di 156 spettrografi montati accanto al telescopio e che ricevono luce attraverso 35.000 fibre ottiche provenienti dal telescopio. Con questo pacchetto di strumenti identici che condividono il telescopio, l'HET può osservare diverse centinaia di galassie contemporaneamente, misurando come la loro luce è influenzata dai loro stessi movimenti e dall'espansione dell'universo.
L'HETDEX trascorrerà circa tre anni osservando un minimo di 1 milione di galassie per produrre una grande mappa che mostra il tasso di espansione dell'universo durante diversi periodi di tempo. Qualsiasi cambiamento nella velocità con cui cresce l'universo potrebbe produrre differenze nell'energia oscura.
Mantenere il cielo buio
Nel 2019, l'Osservatorio McDonald ha ricevuto una sovvenzione dall'Apache Corp., una società di esplorazione e produzione di petrolio e gas, per promuovere la consapevolezza del valore dei cieli scuri come risorsa naturale e come aiuto alla ricerca astronomica. Il regalo finanzierà programmi educativi, eventi di sensibilizzazione e una nuova mostra presso il centro visitatori dell'osservatorio. Secondo l'osservatorio annuncio, Apache ha servito da modello per altre attività nel Texas occidentale regolando e proteggendo le luci nei suoi siti di perforazione e nelle relative strutture.
Risorse addizionali:
- Guarda questo introduzione video all'Osservatorio McDonald.
- Segui tutte le ultime notizie e foto dall'Osservatorio McDonald sull'organizzazione pagina Facebook.
- Ulteriori informazioni sull'Osservatorio Programma radio StarDate.
Questo articolo è stato aggiornato il 15 novembre 2019 dal collaboratore di Space.com Steve Fentress.
