Обсерватория Близнецов - Gemini Observatory

Обсерватория Близнецов
Близнецы СеверБлизнецы Юг
Север Близнецов на Гавайях и Юг Близнецов в Чили
ОрганизацияКонсорциум Близнецов (NSF -США, NRC-Канада, CONICYT-Чили, MCTI-Бразилия, MCTIP-Аргентина) и АУРА
Место расположенияМауна-Кеа Access Rd, Гавайи, НАС.
Серро Пачон, Чили
Координаты19 ° 49′26 ″ с.ш. 155 ° 28′11 ″ з.д. / 19,82396 ° с.ш.155,46984 ° з.д. / 19.82396; -155.46984 (Обсерватория Gemini North)
30 ° 14′27 ″ ю.ш. 70 ° 44′12 ″ з.д. / 30,24073 ° ю.ш. 70,73659 ° з.д. / -30.24073; -70.73659 (Южная обсерватория Близнецов)
Высота4213 м (13,822 футов)
2,722 м (8,930 футов)
Учредил2000
Интернет сайтwww.Близнецы.edu
Телескопы
Близнецы Север8,1 м Отражатель кассегрена
Близнецы ЮгОтражатель Кассегрена 8,1 м
Обсерватория Близнецов находится на Гавайях.
Обсерватория Близнецов
Расположение обсерватории Близнецов
Страница общин Связанные СМИ на Викискладе?
[редактировать в Викиданных ]

В Обсерватория Близнецов астрономическая обсерватория, состоящая из двух 8,1-метровых (26,6 футов) телескопы, Близнецы Север и Близнецы Юг, которые расположены на двух разных сайтах в Гавайи и Чили, соответственно. Телескопы-близнецы Gemini обеспечивают почти полное покрытие как северного, так и южного неба. В настоящее время они являются одними из крупнейших и наиболее совершенных оптических /инфракрасный телескопы доступны астрономам. (Видеть Список крупнейших оптических отражающих телескопов ).

В Национальный фонд науки (NSF) Соединенные Штаты, Национальный исследовательский совет Канада, КОНИЦИТ из Чили, МКТИ г. Бразилия, и MCTIP Аргентина владеть и управлять обсерваторией Близнецов. В настоящее время (2017 г.) NSF является основным партнером, вкладывая примерно 70% финансирования, необходимого для эксплуатации и обслуживания обоих телескопов. Эксплуатация и техническое обслуживание обсерватории находятся в ведении Ассоциация университетов для исследований в области астрономии (AURA) через соглашение о сотрудничестве с NSF. NSF действует как исполнительное агентство от имени международных партнеров.

Телескопы Gemini содержат набор современных инструментов, обеспечивающих превосходные характеристики в оптический и почти-инфракрасный, и использовать сложные адаптивная оптика технология для компенсации размывающих эффектов земных атмосфера. Gemini является мировым лидером в области создания инфракрасных изображений с использованием адаптивной оптики с широким полем поля и недавно ввела в эксплуатацию Gemini Planet Imager, инструмент, который позволяет исследователям напрямую получать изображения и анализировать экзопланеты которые на миллионную яркость ярче звезды-хозяина, вокруг которой они вращаются. Gemini продолжает поддерживать исследования почти во всех областях современной астрономии, включая Солнечная система, экзопланеты, звездообразование и эволюция, структура и динамика галактики, сверхмассивный черные дыры, далекий квазары, а структура Вселенная в самых больших масштабах.

Среди прошлых участников обсерватории Близнецов - Австралия и Великобритания. Великобритания вышла из партнерства в конце 2012 года, и Gemini Observatory отреагировала на потерю финансирования, значительно снизив свои операционные расходы, оптимизируя свою деятельность и внедрив меры по экономии энергии на каждом объекте. Оба телескопа теперь также управляются удаленно из операционных центров базовых объектов в Хило, Гавайи, и Ла-Серена, Чили.

Обзор

Вершина: Близнецы Север в данный момент открыты и выравнивают температуру с наружным воздухом во время заката.
Нижний: Gemini South расположен на Серро Пачон в Чили
Сравнение номинальных размеров апертур обсерватории Джемини и некоторых известных оптических телескопов

Международная штаб-квартира и Северный оперативный центр Обсерватории Близнецов расположены в Хило, Гавайи на Гавайский университет в Хило Университетский парк. Южный оперативный центр расположен на Межамериканская обсерватория Серро Тололо (CTIO) кампус рядом с Ла Серена, Чили.

  • Телескоп "Близнецы Север", официально именуемый Телескоп Фредерика К. Джиллета-Близнецы[1] расположен на Гавайи с Мауна-Кеа, наряду со многими другими телескопами. Это место обеспечивает прекрасные условия для просмотра из-за превосходных атмосферных условий (стабильные, сухие и редко облачные) над спящим вулканом высотой 4200 метров (13 800 футов). Он видел первый свет в 1999 г. и начал научную деятельность в 2000 г.
  • Телескоп "Близнецы Юг" расположен на высоте более 2700 метров (8900 футов) на горе в Чилийский Анды называется Серро Пачон. Очень сухой воздух и незначительная облачность делают это место еще одним основным местом расположения телескопа (опять же, совместно с несколькими другими обсерваториями, включая Южный телескоп астрофизических исследований (SOAR) и Межамериканская обсерватория Серро Тололо). Gemini South увидели первый свет в 2000 году.

Вместе два телескопа покрывают почти все небо, за исключением двух областей вблизи небесных полюсов: Север Близнецов не может указывать на север от склонение +89 градусов, а юг Близнецов не может указывать к югу от склонения -89 градусов.

Оба телескопа Gemini используют ряд технологий, обеспечивающих лучшие в мире характеристики в оптической и ближней инфракрасной астрономии, в том числе лазерные направляющие звезды, адаптивная оптика, мультисопряженная адаптивная оптика и многообъектная спектроскопия. Кроме того, очень высококачественные инфракрасные наблюдения возможны благодаря усовершенствованному защищенному серебряному покрытию, нанесенному на зеркала каждого телескопа, используемым маленьким вторичным зеркалам (что приводит к фокусному расстоянию f16) и современным системам вентиляции, установленным на каждом участке.

История

По оценкам, стоимость двух телескопов составляет примерно АМЕРИКАНСКИЙ ДОЛЛАР$ 184 миллиона на строительство, а ночь на каждом телескопе Gemini стоит десятки тысяч долларов США.[2]

Две 8-метровые заготовки зеркал, каждая весом более 22 т (24 коротких тонны), были изготовлены из Корнинг Стекло сверхнизкого расширения. Каждая заготовка была изготовлена ​​путем сплавления и последующего прогиба ряда меньших шестиугольных деталей. Эта работа была выполнена на заводе Corning Canton Plant, расположенном в северной части штата Нью-Йорк. Затем заготовки были доставлены на корабле в REOSC, расположенный к югу от Париж для окончательной шлифовки и полировки.

Одно из решений, которое было принято во время проектирования для экономии денег, заключалось в устранении двух Нэсмит платформы. Это значительно затрудняет создание таких инструментов, как спектрографы высокого разрешения и системы адаптивной оптики, из-за требований к размеру и массе, присущих Кассегрен инструменты. Еще одна проблема при разработке больших инструментов - это требование иметь определенную массу и положение центра масс для поддержания общего баланса телескопа.

Кризис финансирования Великобритании

В ноябре 2007 года было объявлено, что британский Совет по науке и технологиям (STFC) предложила, чтобы ежегодно экономить 4 миллиона фунтов стерлингов, чтобы выйти из консорциума по эксплуатации телескопа. На встрече консорциума в январе 2008 года был сделан вывод, что Великобритания официально откажется от Партнерства Близнецов и Соглашения об обсерватории Близнецов с 28 февраля 2007 года.[нужна цитата ] Это решение значительно нарушило бюджеты обсерваторий и привело к отмене по крайней мере одного инструмента, находившегося в разработке в то время, - прецизионного спектрографа радиальной скорости.

Поскольку причина того, что Великобритания нарушила свою часть соглашения, казалась полностью финансовой, общественность, в том числе движение «Спасите астрономию», вызвала возмущение.[3] который попросил граждан выступить против сокращения бюджета на астрономию. Великобритания переосмыслила свое решение выйти из Близнецов и запросила возобновление действия соглашения, и 27 февраля 2008 года была официально принята обратно. Однако в декабре 2009 года было объявлено, что Великобритания действительно выйдет из партнерства Близнецов в 2012 году. как прекращение нескольких других международных научных партнерств из-за продолжающихся ограничений финансирования.[4]

Руководство

Первым директором Близнецов был Мэтт Маунтин, который, проработав на этом посту одиннадцать лет, в сентябре 2005 года ушел, чтобы стать директором Научный институт космического телескопа (ГНИИ). Его сменил Жан-Рене Рой, проработавший девять месяцев,[5] после этого Дуг Саймонс занимал пост директора с июня 2006 года по май 2011 года. Его, в свою очередь, сменил на временном посту бывший на пенсии Фред Чаффи, бывший директор Обсерватория В. М. Кека. Чаффи сменил в августе 2012 г. Маркус Кисслер-Патиг,[6] занимал этот пост до июня 2017 года. Лаура Феррарезе[7] сменил доктора Кисслер-Патиг в июле 2017 года на временной должности. Текущий директор - доктор Дженнифер Лотц с 6 сентября 2018 года.

Управление и надзор

Обсерватория управляется Советом Близнецов, как это определено Международным соглашением Близнецов. Совет устанавливает рамки бюджетной политики для Обсерватории и выполняет широкие надзорные функции при поддержке Консультативного подкомитета по науке и технологиям (STAC) и Финансового подкомитета. США занимают шесть из 13 мест с правом голоса в Совете Gemini. Члены Совета директоров из США обычно избираются на трехлетний срок и назначаются Национальный фонд науки (NSF), который представляет сообщество США во всех аспектах деятельности и разработки Gemini. Gemini в настоящее время управляется Ассоциацией университетов для исследований в области астрономии (AURA), Inc., от имени партнерства через награду от NSF. AURA управляет Gemini с момента его постройки в 1990-х годах.

NSF выступает в качестве исполнительного агентства и действует от имени международных участников. NSF занимает одно место в Совете Gemini; дополнительный сотрудник NSF выполняет функции исполнительного секретаря совета директоров. За управление программами отвечает руководитель программы NSF. Сотрудник программы наблюдает за операциями и разработками в Обсерватории, номинирует американских ученых в консультативные комитеты Gemini, проводит обзоры от имени партнерства и утверждает меры по финансированию, отчеты и контракты.

Приборы

Gemini Planet Imager (GPI) изображение планеты, вращающейся вокруг далекой звезды, известной как 51 Эридана. Яркая центральная звезда была в основном удалена с помощью аппаратной и программной маски, чтобы можно было обнаружить экзопланету (обозначенную буквой «b»), яркость которой составляет одну миллионную. Источники: Ж. Рамо (Монреальский университет) и К. Маруа (NRC Herzberg, Канада).

Адаптивная оптика

Оба телескопа Gemini используют современные системы адаптивной оптики. Gemini-N обычно использует систему ALTAIR, созданную в Канаде, которая достигает 30–45% Коэффициент Штреля на поле с квадратом 22,5 угловой секунды и может питать NIRI, NIFS или GNIRS;[8] он может использовать естественные или лазерные направляющие звезды. Совместно с НИРИ он отвечал за открытие HR8799b.

В Gemini-S система мульти-сопряженной адаптивной оптики Gemini (GeMS) может использоваться с формирователем изображения ближнего инфракрасного диапазона и спектрометрией FLAMINGOS-2 или формирователем изображения с адаптивной оптикой Gemini South (GSAOI), который обеспечивает однородное качество изображения с ограничением дифракции. к полям обзора углового масштаба. GeMS получила первый свет 16 декабря 2011 года.[9] Используя созвездие из пяти лазерных опорных звезд, он достиг FWHM 0,08 угловой секунды в диапазоне H над полем в 87 квадратных секунд.

Адаптивное вторичное зеркало было рассмотрено для Близнецов,[10] который обеспечит разумные поправки адаптивной оптики (эквивалент естественного видения на уровне 20-го процентиля в течение 80% времени) для всех инструментов телескопа, к которому он прикреплен. Однако по состоянию на 2017 год, планов по обновлению обоих телескопов нет.

Инструменты

В последние годы Совет Близнецов поручил обсерватории поддерживать только четыре инструмента на каждом телескопе. Поскольку Gemini-N и Gemini-S по сути идентичны, обсерватория может перемещать инструменты между двумя участками, и делает это на регулярной основе. Два самых популярных инструмента - это многообъектные спектрографы Gemini (GMOS) на каждом из телескопов. Построен в Эдинбурге, Шотландия, Центр астрономических технологий Великобритании,[нужна цитата ] эти инструменты обеспечивают многообъектную спектроскопию, спектроскопия с длинной щелью, изображения и интегральная полевая спектроскопия на оптических длинах волн. Детекторы в каждом приборе недавно были модернизированы. Hamamatsu Photonics устройства, которые значительно улучшают работу в дальней красной части оптического спектра (700–1000 нм).[11]

Визуализация в ближнем инфракрасном диапазоне и спектроскопия обеспечиваются приборами NIRI, NIFS, GNIRS, FLAMINGOS-2 и GSAOI. Наличие и подробное описание этих инструментов задокументировано на веб-сайте Gemini Observatory.[12]

Один из самых интересных новых инструментов Gemini - GPI, Gemini Planet Imager.[13] GPI был построен консорциумом институтов США и Канады для выполнения требований предложения ExAOC Extreme Adaptive Optics Coronagraph. GPI - это технология экстремальной адаптивной оптики. поляриметр / интегральное поле спектрометр, который обеспечивает данные с ограничением дифракции от 0,9 до 2,4 мкм. GPI может напрямую получать изображения планет вокруг ближайших звезд, яркость которых на одну миллионную меньше, чем у их родительской звезды.

Близнецы также активно поддерживают программу инструментов для посетителей. Инструменты могут быть поднесены к любому телескопу на короткие периоды времени и использованы для конкретных программ наблюдений группами инструментов. В обмен на доступ к Близнецам инструменты затем становятся доступными для всего сообщества Близнецов, чтобы их можно было использовать для других научных проектов. Инструменты, которые использовали эту программу, включают инструмент дифференциальной спекл-съемки (DSSI), ближний инфракрасный порт Phoenix. Echelle спектрометр и спектрометр среднего инфракрасного диапазона TEXES. Спектрограф ESPaDOnS, расположенный в подвале Телескоп Канада – Франция – Гавайи (CFHT) также используется как «инструмент для посетителей», хотя он никогда не переходит из CFHT. Инструмент подключен к Gemini-North с помощью оптоволокна длиной 270 метров. Эта система, известная как GRACES, обеспечивает оптическую спектроскопию очень высокого разрешения на телескопе 8-метрового класса.

Серебряное покрытие Gemini и оптимизация инфракрасного диапазона позволяют проводить чувствительные наблюдения в средней инфракрасной части спектра (5–27мкм ). Исторически сложилось так, что наблюдения в среднем инфракрасном диапазоне были получены с помощью T-ReCS на юге Близнецов и Мишель на севере Близнецов. Оба инструмента имеют возможности визуализации и спектроскопии, хотя ни один из них в настоящее время не[когда? ] используется в Близнецах.

Проблемы разработки КИП

Первая фаза разработки инструментария Gemini не прошла гладко; графики сдвигались на несколько лет, а бюджеты иногда превышали в два раза. В 2003 году процесс разработки инструмента был повторно проанализирован в отчете Aspen;[14] например, была введена программа стимулирования, согласно которой разработчикам инструментов гарантировалось значительное выделение времени телескопов, если они доставят инструмент вовремя и потеряют его из-за задержки инструмента.

Многообъектный спектрограф с широким полем зрения получил значительную научную поддержку, но потребовал бы серьезных изменений в конструкции телескопа - по сути, для этого инструмента потребовалось бы один из телескопов. Проект был прекращен в 2009 году.[15]

Разработка КИП второго витка

В январе 2012 года обсерватория Близнецов начала новый виток разработки приборов.[16] С тех пор этот процесс привел к разработке оптического спектрографа высокого разрешения, известного как GHOST, который должен быть введен в эксплуатацию в 2018 году. Совсем недавно процесс технико-экономического обоснования Gemini Instrument (GIFS) привел к запросу на широкий диапазон среднего разрешения. полосы (от 350 нм до 2,5 мкм за одну экспозицию) спектрографа. Предложения были получены, и ожидается, что контракт будет размещен в начале 2017 года, а разработка начнется вскоре после этого.

Наблюдение и поддержка сообщества

Основная миссия Обсерватории Близнецов - служить астрономическим сообществам в целом во всех странах-участницах; Действительно, Обсерватория обеспечивает большую часть общего доступа к большим оптическим / инфракрасным телескопам для многих участников и представляет собой единственное в США общественное здание 8-метрового класса. Обсерватория обращается к своему сообществу через Национальные офисы Близнецов (НПО) , офис в США находится в Тусоне по адресу Национальная оптическая астрономическая обсерватория. НПО оказывают общую поддержку пользователям, от подготовки предложения до сбора, обработки и анализа данных.

В любой конкретный год два телескопа обычно предоставляли данные для более чем 400 отдельных научных проектов, более двух третей из которых возглавляются астрономами США. Около 50-70 процентов предложений первой категории достигают 100-процентного завершения в любой год. Примерно 90 процентов доступного времени (в ясную погоду) используется для научных исследований, остальное время выделяется на плановое обслуживание или теряется из-за непредвиденных технических неисправностей.

В последние годы Gemini разработали новые инновационные режимы наблюдения. К ним относятся программа «Большой и длинный» для поддержки запросов на большие промежутки времени телескопа и программу «Быстрый поворот» для обеспечения быстрого доступа к телескопу. Эти и другие режимы были одобрены советом директоров Gemini и пользуются популярностью среди пользователей. В 2015 году до 20 процентов доступного времени телескопа использовалось для больших и длинных программ, что с точки зрения часов наблюдений привлекло в пять раз больше запросов пользователей, чем можно было удовлетворить. В тот же период около 10 процентов времени телескопа было отведено программе Fast Turnaround, которая во второй половине 2015 года была перевыполнена в 1,6 раза. В 2015 году оставшееся время, выделенное на Gemini в США, было превышено примерно в 2 раза, что соответствует показателям последних лет.

Перспективы (2017 г.)

В 2010 году США Национальный исследовательский совет (NRC) провел свой шестой десятилетний обзор в области астрономии и астрофизики, чтобы рекомендовать ключевые вопросы науки и новые инициативы на текущее десятилетие. Поскольку рекомендации СРН и текущие программы не могли быть учтены в последующих бюджетных прогнозах, Национальный фонд науки Отделение астрономических наук России через Консультативный комитет Директората математических и физических наук (MPS) провело обзор портфолио на уровне сообщества, чтобы выработать рекомендации по внедрению, которые лучше всего будут отвечать на вопросы научных исследований десятилетнего обзора. Итоговый отчет «Развитие астрономии в грядущем десятилетии: возможности и проблемы»,[17] был выпущен в августе 2012 года и содержал рекомендации, касающиеся всех основных телескопов, финансируемых NSF. В отчете Комитета по обзору портфолио обсерватория Близнецов оценивается как важнейший компонент будущих ресурсов астрономических исследований США и рекомендовано, чтобы США сохраняли контрольную долю в международном партнерстве, по крайней мере, в течение следующих нескольких лет. Однако с учетом рассмотренных ограничений Комитет рекомендовал ограничить вклад США в операции Gemini в 2017 году и в последующий период.

С тех пор NSF заказал исследование Национального исследовательского совета под названием «Стратегия оптимизации оптической / инфракрасной системы США в эпоху большого синоптического обзорного телескопа».[18] В отчете содержится рекомендация, чтобы NSF работала со своими партнерами в Gemini, чтобы обеспечить хорошие возможности Gemini-South для спектроскопии слабых объектов в начале эры Большой синоптический обзорный телескоп (LSST). Поддержка обсерваторией разработки спектрографа среднего разрешения следующего поколения в течение следующих 5–6 лет напрямую связана с этой рекомендацией.

С подписанием нового Международного соглашения в конце 2015 года поддержка пяти подписавших сторон (США, Канада, Аргентина, Бразилия и Чили) обеспечена на период 2016-2021 годов. Также существует большая вероятность того, что нынешние партнеры с ограниченным сроком действия, Австралия и Корея, продолжат свои отношения с обсерваторией таким образом или будут стремиться стать полноправными участниками до окончания текущего соглашения.

Наблюдения и исследования

Gemini был одним из телескопов, которые наблюдали включение ядерного переходного процесса, наряду с Стремительный космический телескоп (он же Нил Герельс Быстрый Обсерватории с 2018 г.) и Телескоп Хилтнера (Обсерватория МДМ).[19] Переходное событие было названо PS1-13cbe и расположено в галактике SDSS J222153.87 + 003054.2. [19]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Телескоп Близнецов на Мауна-Кеа, названный в честь доктора Фредерика К. Джиллета | Обсерватория Близнецов". Gemini.edu. Получено 2013-11-15.
  2. ^ "Ausgo Faq". Ausgo.aao.gov.au. Получено 2013-11-15.
  3. ^ "Изучение астрономии в Интернете". Saveastronomy.org.uk. Получено 2013-11-15.
  4. ^ [1] В архиве 22 декабря 2009 г., в Archive.today
  5. ^ «Обсерватория AURA и Gemini объявляют о новом директоре | SpaceRef - ваш космический справочник». SpaceRef. 2006-02-20. Получено 2013-11-15.
  6. ^ «AURA выбирает Кисслер-Патиг новым директором Обсерватории Близнецов». 2012-03-23. Получено 2012-03-24.
  7. ^ "Доктор Лаура Феррарезе назначена временным директором Обсерватории Близнецов". 2017-07-02. Получено 2012-03-24.
  8. ^ "Обсерватория Близнецов: приборы и возможности адаптивной оптики" (PDF). Noao.edu. Получено 2013-11-15.
  9. ^ «Революционный инструмент продвигает астрономические изображения к новым крайностям | Обсерватория Близнецов». Gemini.edu. Получено 2013-11-15.
  10. ^ «Отчет о технико-экономическом обосновании адаптивной оптики наземного слоя Gemini» (PDF). Gemini.edu. Получено 2013-11-15.
  11. ^ "ГМОС | Обсерватория Близнецов". Получено 2018-08-14.
  12. ^ http://www.gemini.edu/
  13. ^ "Gemini Planet Imager". Planetimager.org. Получено 2013-11-15.
  14. ^ «Управление будущей программой приборостроения обсерватории Близнецов» (PDF). Lna.br. Получено 2013-11-15.
  15. ^ "Резолюция Совета Близнецов WFMOS | Обсерватория Близнецов". Gemini.edu. 2009-06-01. Получено 2013-11-15.
  16. ^ "Призыв к выпуску официальных документов по определению инфракрасно-оптического спектрометра Gemini (GIROS) | Обсерватория Gemini". Gemini.edu. Получено 2013-11-15.
  17. ^ Развитие астрономии в грядущем десятилетии: возможности и проблемы
  18. ^ http://sites.nationalacademies.org/BPA/BPA_087934
  19. ^ а б «Быстрое« включение »ядерного переходного процесса, наблюдаемого астрономами». Phys.org. Получено 2019-10-14.

внешняя ссылка