Boven op een afgeplatte berg in de Atacama-woestijn in Chili, kan een van 's werelds grootste telescopen wetenschappers helpen de eeuwenoude vraag te beantwoorden: "Is er leven daarbuiten?" Momenteel in aanbouw en op schema om begin volgend decennium operationeel te worden, de Giant Magellan Telescope (GMT) heeft wetenschappers ertoe aangezet om te innoveren en nieuwe technologie te creëren in hun zoektocht naar de zwakste en meest verre objecten in het universum.
Voor de locatie van de telescoop kozen wetenschappers voor Las Campanas Observatory, gelegen in een gebied zonder lichtvervuiling en helder weer gedurende gemiddeld meer dan 300 dagen per jaar. Een consortium van tien universiteiten en onderzoekscentra, waaronder het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, komen eraan bij het prijskaartje van $ 1 miljard van de telescoop. (Na voltooiing zal het jaarlijkse operationele budget ongeveer $ 36 miljoen bedragen.)
"De uitdaging voor het bouwen van deze telescoop is dat we een zeer grote primaire spiegel wilden hebben", zegt Charles Alcock, directeur van het Harvard-Smithsonian Center. "De redenen waarom deze spiegels groot moeten zijn, zijn omdat we op zoek zijn naar objecten die erg zwak zijn." Zeer groot is een understatement; terwijl de primaire spiegel van de Hubble Space Telescope acht voet in diameter is, zullen de GMT's meer dan tachtig voet meten. Op tien keer de diameter van de Hubble, maakt het ook afbeeldingen van dingen zoals verre planeten die tien keer zo scherp voor sterren doorkruisen. Wanneer voltooid, zal de behuizing van de GMT 22 verdiepingen lang zijn en een gebied omvatten ter grootte van drie voetbalvelden.
Het bouwen van die enorme spiegels gebeurt meer dan 7.000 mijl van Chili, in het Steward Observatory Mirror Lab, gelegen onder het voetbalstadion aan de Universiteit van Arizona. Onder leiding van professor astronomie J. Roger P. Angel, is een team bezig met het gieten van de lichtgewicht honingraatspiegels van de GMT, genoemd naar hun uiterlijk met patroon. De meeste telescopen bevatten twee spiegels, maar Angel en zijn team gebruiken er zeven. De primaire spiegel zal zeven afzonderlijke glazen stukken bevatten, die elk 20 ton wegen. Zes gebogen buitenspiegels zullen de primaire omringen en creëren wat Alcock van het Harvard-Smithsonian Center beschrijft als "een unieke vorm in de geschiedenis van het ontwerpen van precisiespiegel." De zeven spiegels zullen samenkomen als een mozaïek en fungeren als een grote spiegel met een enkele focus.
Naarmate telescopen groter worden, moeten spiegels dat ook doen. Angel besloot om dat zijn missie te maken, omdat, zegt hij, "de glasindustrie daar helemaal niets aan had gedaan." Het ontwerpen van die spiegels vond al tientallen jaren plaats en heeft de GMT mogelijk gemaakt. Angel zegt dat als zijn buitenaardse tegenhangers telescopen gebruiken om de aarde te observeren, "ik me graag inbeeld dat ze spiegels gebruiken die op ons lijken."
De honingraatspiegel is de essentiële technologie achter de super-telescopen die wetenschappers verder brengen dan ooit tevoren. De Large Binocular Telescope in Arizona, opgedragen in 2004, maakt gebruik van honingraatspiegels, net als de Multiple Mirror Telescope (MMT), ook in Arizona. De MMT werd in de jaren zeventig in gebruik genomen en Angel voorzag hem van een nieuwe spiegel in 1992. Wetenschappers geven de voorkeur aan die spiegels omdat ze de neiging hebben om 's nachts af te koelen, in tegenstelling tot andere soorten die heet blijven en glinsterende effecten veroorzaken die beelden bederven.
Na zes jaar technologische innovatie voltooide Angel's lab in 2012 de eerste mirror van GMT. Het team heeft nu vier mirrors in verschillende stadia van ontwikkeling, met maar liefst 30 mensen die eraan werken. "De grootste uitdaging [is] is er absoluut voor te zorgen dat we het goed hebben als het zo'n moeilijke vorm is", zegt Angel. Vanuit Arizona zullen de voltooide spiegels via de snelweg reizen - een factor die hun grootte beperkte - naar een boot op weg naar Chili. Angel wacht op de voltooiing en het testen van de tweede spiegel voordat de zendingen worden gestart.
"De Giant Magellan-telescoop is heel interessant omdat hij waarschijnlijk, meer dan elke andere telescoop die we ooit hebben gebouwd, echt gebaseerd is op moderne technologie, " zei astrofysicus en 2011 Nobelprijswinnaar Brian Schmidt eerder deze maand op een Smithsonian evenement. “Het heeft lasers, het heeft dit aanpasbare optieksysteem. Het heeft dit allemaal samengebouwd. ”Schmidt is verbonden aan de faculteit van de Australian National University, onderdeel van het GMT-consortium.
Schmidt en de andere wetenschappers hebben hoge verwachtingen van het succes van de GMT. Gelukkig voor hen, in tegenstelling tot de Hubble-ruimtetelescoop, heeft de GMT het voordeel dat deze op de aarde is gebaseerd, mochten zich achteraf problemen voordoen.
"De echte truc zijn de instrumenten", zegt Andrea Dupree, een astrofysicus in het Harvard-Smithsonian Center. "Het enige dat een telescoop doet, is licht verzamelen en naar een instrument gooien en dat is waar je de technologische vooruitgang boekt."
Met de GMT zullen wetenschappers voldoende licht hebben om verre planeten te fotograferen en misschien zelfs te leren over hun atmosfeer. Als ze tekenen van zuurstof ontdekken, is het vinden van andere levensvormen misschien niet ver weg. Dankzij de enorme omvang van de telescoop kunnen wetenschappers ook donkere materie leren kennen en vragen beantwoorden over wanneer en hoe de eerste sterren zijn gevormd. "De mogelijkheid om door te gaan en die eerste sterren te verkennen, dat is zeker een van de dingen die ik echt wil doen met de Giant Magellan-telescoop, " zei Schmidt tijdens het evenement.
De wetenschappers die hebben geïnvesteerd in de toekomst van de GMT zijn het er allemaal over eens dat het moeilijk is om het soort vragen over het universum te voorspellen dat hun nieuwe technologie zou kunnen beantwoorden. "De meest opwindende ontdekkingen zullen onverwacht zijn", zegt Dupree.
