El telescopio Hale es un telescopio reflector de 200 pulgadas (5,1 m) f / 3,3 en el Observatorio Palomar en el condado de San Diego , California , EE. UU., llamado así en honor al astrónomo George Ellery Hale . Con financiación de la Fundación Rockefeller en 1928, orquestó la planificación, el diseño y la construcción del observatorio, pero como el proyecto terminó demorando 20 años, no vivió para ver su puesta en servicio. El Hale fue innovador para su época, con el doble de diámetro que el segundo telescopio más grande , y fue pionero en muchas tecnologías nuevas en el diseño de monturas de telescopios y en el diseño y fabricación de su gran espejo Pyrex de baja expansión térmica recubierto de aluminio en forma de "nido de abeja" . [1] Se completó en 1949 y todavía está en uso activo.
El telescopio Hale representó el límite tecnológico en la construcción de grandes telescopios ópticos durante más de 30 años. Fue el telescopio más grande del mundo desde su construcción en 1949 hasta la construcción del BTA-6 soviético en 1976, y el segundo más grande hasta la construcción del Observatorio Keck 1 en Hawái en 1993.
Hale supervisó la construcción de los telescopios en el Observatorio del Monte Wilson con subvenciones de la Institución Carnegie de Washington : el telescopio de 60 pulgadas (1,5 m) en 1908 y el telescopio de 100 pulgadas (2,5 m) en 1917. Estos telescopios tuvieron mucho éxito, lo que llevó al rápido avance en la comprensión de la escala del Universo durante la década de 1920, y demostró a visionarios como Hale la necesidad de colectores aún más grandes. [ cita requerida ]
El diseñador óptico jefe del anterior telescopio de 100 pulgadas de Hale fue George Willis Ritchey , quien pretendía que el nuevo telescopio fuera de diseño Ritchey-Chrétien . En comparación con el espejo primario parabólico habitual, este diseño habría proporcionado imágenes más nítidas en un campo de visión utilizable más grande. Sin embargo, Ritchey y Hale tuvieron un desacuerdo. Como el proyecto ya estaba retrasado y excedía el presupuesto, Hale se negó a adoptar el nuevo diseño, con sus curvaturas complejas, y Ritchey abandonó el proyecto. El telescopio Hale de Mount Palomar resultó ser el último telescopio líder en el mundo en tener un espejo primario parabólico . [2]
En 1928, Hale obtuvo una subvención de 6 millones de dólares de la Fundación Rockefeller para "la construcción de un observatorio, incluido un telescopio reflector de 200 pulgadas" que sería administrado por el Instituto de Tecnología de California (Caltech), del que Hale era miembro fundador. A principios de la década de 1930, Hale seleccionó un sitio a 1.700 m (5.600 pies) en la montaña Palomar en el condado de San Diego, California , EE. UU., como el mejor sitio y con menos probabilidades de verse afectado por el creciente problema de la contaminación lumínica en centros urbanos como Los Ángeles . Se asignó a Corning Glass Works la tarea de fabricar un espejo primario de 200 pulgadas (5,1 m). La construcción de las instalaciones del observatorio y la cúpula comenzó en 1936, pero debido a las interrupciones causadas por la Segunda Guerra Mundial , el telescopio no se completó hasta 1948, cuando se inauguró. [3] Debido a ligeras distorsiones de las imágenes, se realizaron correcciones al telescopio a lo largo de 1949. Estuvo disponible para la investigación en 1950. [3]
Sello postal. El Servicio Postal de los Estados Unidos emitió un sello postal de 3c en 1948 en conmemoración del telescopio y observatorio Hale.
En Corning también se fabricó un modelo funcional a escala 1/10 del telescopio. [4]
El telescopio de 200 pulgadas (510 cm) vio su primera luz el 26 de enero de 1949, a las 10:06 pm PST [5] [6] bajo la dirección del astrónomo estadounidense Edwin Powell Hubble , apuntando a NGC 2261 , un objeto también conocido como la Nebulosa Variable de Hubble. [7] [8]
El telescopio sigue siendo utilizado cada noche clara para la investigación científica por astrónomos de Caltech y sus socios operativos, la Universidad de Cornell , la Universidad de California y el Laboratorio de Propulsión a Chorro . Está equipado con modernos generadores de imágenes de matriz óptica e infrarroja, espectrógrafos y un sistema de óptica adaptativa [9] . También ha utilizado imágenes Lucky Cam , que en combinación con la óptica adaptativa acercó el espejo a su resolución teórica para ciertos tipos de visualización. [9]
Uno de los vidrios de prueba de Corning Labs para el Hale se utilizó para el espejo primario de 120 pulgadas (300 cm) del telescopio C. Donald Shane . [10]
El área de recolección del espejo es de aproximadamente 31.000 pulgadas cuadradas (20 metros cuadrados). [11]
El telescopio Hale utiliza un tipo especial de montura ecuatorial llamada "montura de herradura", una montura modificada que reemplaza el soporte polar con una estructura de "herradura" abierta que le da al telescopio acceso total a todo el cielo, incluyendo la estrella Polar y las estrellas cercanas. El conjunto del tubo óptico (OTA) utiliza una armadura Serrurier , entonces inventada por Mark U. Serrurier de Caltech en Pasadena en 1935, diseñada para flexionarse de tal manera que mantenga toda la óptica alineada. [12]
Originalmente, el telescopio Hale iba a utilizar un espejo primario de cuarzo fundido fabricado por General Electric, [13] pero en su lugar el espejo primario fue fundido en 1934 en Corning Glass Works en el estado de Nueva York utilizando el entonces nuevo material de Corning llamado Pyrex ( vidrio de borosilicato ). [14]
El espejo se fundió en un molde con 36 bloques de molde elevados (similar en forma a una plancha para gofres ). Esto creó un espejo en forma de panal que redujo la cantidad de Pyrex necesaria de más de 40 toneladas cortas (36 t) a solo 20 toneladas cortas (18 t), lo que produjo un espejo que se enfriaría más rápido en uso y tendría múltiples "puntos de montaje" en la parte posterior para distribuir uniformemente su peso (nota: consulte los enlaces externos del artículo de 1934 para ver los dibujos). [15] La forma de un orificio central también era parte del molde para que la luz pudiera pasar a través del espejo terminado cuando se usó en una configuración Cassegrain (también se hizo un tapón de Pyrex para este orificio para usarlo durante el proceso de esmerilado y pulido [16] ). Mientras se vertía el vidrio en el molde durante el primer intento de fundir el espejo de 200 pulgadas, el calor intenso hizo que varios de los bloques de moldeo se soltaran y flotaran hacia la parte superior, arruinando el espejo. El espejo defectuoso se usó para probar el proceso de recocido. Después de rediseñar el molde, se fundió con éxito un segundo espejo. [ cita requerida ]
Después de enfriarse durante varios meses, el espejo en bruto terminado se transportó por ferrocarril a Pasadena, California. [17] [18] Una vez en Pasadena, el espejo se transfirió del vagón plano del ferrocarril a un semirremolque especialmente diseñado para su transporte por carretera hasta donde sería pulido. [19] En el taller de óptica de Pasadena (ahora el edificio Synchrotron en Caltech) se utilizaron técnicas estándar de fabricación de espejos de telescopio para convertir el espejo en bruto plano en una forma parabólica cóncava precisa, aunque tuvieron que ejecutarse a gran escala. Se construyó una plantilla especial para celdas de espejo de 240 pulgadas (6,1 m) y 25 000 libras (11 t) que podía emplear cinco movimientos diferentes cuando se rectificaba y pulía el espejo. [20] Durante 13 años se rectificaron y pulieron casi 10 000 libras (4,5 t) de vidrio, lo que redujo el peso del espejo a 14,5 toneladas cortas (13,2 t). El espejo fue recubierto (y todavía se recubre nuevamente cada 18 a 24 meses) con una superficie de aluminio reflectante utilizando el mismo proceso de deposición al vacío de aluminio inventado en 1930 por el físico y astrónomo de Caltech, John Strong . [21]
El espejo de 200 pulgadas (510 cm) del Hale estaba cerca del límite tecnológico de un espejo primario hecho de una sola pieza rígida de vidrio. [22] [23] El uso de un espejo monolítico mucho más grande que el Hale de 5 metros o el BTA-6 de 6 metros es prohibitivamente caro debido al costo tanto del espejo como de la estructura masiva necesaria para sostenerlo. Un espejo más grande de ese tamaño también se combaría ligeramente bajo su propio peso a medida que el telescopio gira a diferentes posiciones, [24] [25] cambiando la forma de precisión de la superficie, que debe ser precisa hasta 2 millonésimas de pulgada (50 nm ). Los telescopios modernos de más de 9 metros utilizan un diseño de espejo diferente para resolver este problema, con un solo espejo delgado y flexible o un grupo de espejos segmentados más pequeños, cuya forma se ajusta continuamente mediante un sistema de óptica activa controlado por computadora que utiliza actuadores integrados en la celda de soporte del espejo . [ cita requerida ]
El peso móvil de la cúpula superior es de aproximadamente 1000 toneladas estadounidenses y puede girar sobre ruedas. [26] Las puertas de la cúpula pesan 125 toneladas cada una. [27] La cúpula está hecha de placas de acero soldadas de aproximadamente 10 mm de espesor. [26]
La primera observación del telescopio Hale fue de NGC 2261 el 26 de enero de 1949. [28]
Durante sus primeros 50 años, el telescopio Hale hizo muchas contribuciones significativas a la evolución estelar, la cosmología y la astrofísica de alta energía. [29] De manera similar, el telescopio y la tecnología desarrollada para él hicieron avanzar el estudio de los espectros de las estrellas, la materia interestelar, los AGN y los cuásares. [30]
Los cuásares fueron identificados por primera vez como fuentes de alto corrimiento al rojo mediante espectros tomados con el telescopio Hale. [31]
El cometa Halley (1P), que se aproximaba al Sol en 1986, fue detectado por primera vez por los astrónomos David C. Jewitt y G. Edward Danielson el 16 de octubre de 1982 utilizando el telescopio Hale de 200 pulgadas equipado con una cámara CCD . [32]
En septiembre de 1997 se descubrieron dos lunas del planeta Urano , lo que elevó a 17 el total de lunas conocidas del planeta en ese momento. [33] Una fue Caliban (S/1997 U 1), que fue descubierta el 6 de septiembre de 1997 por Brett J. Gladman , Philip D. Nicholson , Joseph A. Burns y John J. Kavelaars utilizando el telescopio Hale de 200 pulgadas. [34] La otra luna de Urano descubierta entonces es Sycorax (designación inicial S/1997 U 2) y también fue descubierta utilizando el telescopio Hale de 200 pulgadas. [35]
El estudio de espectroscopia de asteroides en el infrarrojo medio (MIDAS) de Cornell utilizó el telescopio Hale con un espectrógrafo para estudiar los espectros de 29 asteroides. [36]
En 2009, utilizando un coronógrafo, el telescopio Hale se utilizó para descubrir la estrella Alcor B , que es compañera de Alcor en la Osa Mayor . [37]
En 2010 se descubrió un nuevo satélite del planeta Júpiter , el Hale de 200 pulgadas, llamado S/2010 J 1 y posteriormente llamado Júpiter LI . [38]
En octubre de 2017, el telescopio Hale pudo registrar el espectro del primer objeto interestelar reconocido, 1I/2017 U1 ("ʻOumuamua"); si bien no se identificó ningún mineral específico, mostró que el visitante tenía un color de superficie rojizo. [39] [40]
En diciembre de 2023, el telescopio Hale comenzó a servir como antena receptora para el experimento de comunicaciones ópticas del espacio profundo en la misión Psyche de la NASA . [41]
Hasta el año 2010, los telescopios sólo podían obtener imágenes directas de exoplanetas en circunstancias excepcionales. En concreto, es más fácil obtener imágenes cuando el planeta es especialmente grande (considerablemente mayor que Júpiter ), está muy separado de su estrella madre y es tan caliente que emite una intensa radiación infrarroja. Sin embargo, en 2010 un equipo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA demostró que un coronógrafo de vórtices podría permitir a pequeños telescopios obtener imágenes directas de planetas. [42]
El Hale tenía cuatro veces más área de recolección de luz que el segundo telescopio más grande cuando se puso en servicio en 1949. Otros telescopios contemporáneos fueron el telescopio Hooker en el Observatorio del Monte Wilson y el telescopio Otto Struve en el Observatorio McDonald. [ cita requerida ]
