Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο

Το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (ΠΜΤ, αγγλικά: Very Large Telescope, VLT) είναι μία εγκατάσταση από τηλεσκόπια που ελέγχονται από το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο στο όρος Παρανάλ στην έρημο Ατακάμα της βόρειας Χιλής. Το ΠΜΤ αποτελείται από τέσσερα επιμέρους τηλεσκόπια, το καθένα με κάτοπτρο διαμέτρου 8,2 μέτρων, τα οποία γενικά χρησιμοποιούνται χωριστά, αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν μαζί για να επιτευχθεί πολύ υψηλή γωνιακή ανάλυση. Τα τέσσερα χωριστά οπτικά τηλεσκόπια είναι γνωστά ως Antu, Kueyen, Melipal και Yepun, τα οποία αποτελούν όλα όρους για αστρονομικά αντικείμενα στη γλώσσα Μαπούτσε. Τα τηλεσκόπια διαμορφώνουν μια συστοιχία, η οποία συμπληρώνεται από τέσσερα κινητά Βοηθητικά Τηλεσκόπια διαφράγματος 1,8 μέτρων.

Το ΠΜΤ λειτουργεί σε ορατά και υπέρυθρα μήκη κύματος. Κάθε επιμέρους τηλεσκόπιο μπορεί να ανιχνεύσει αντικείμενα περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια φορές πιο αμυδρά από αυτά που μπορεί να εντοπιστούν με γυμνό μάτι, και όταν όλα τα τηλεσκόπια συνδυάζονται  η εγκατάσταση μπορεί να επιτύχει γωνιακή ανάλυση περίπου 0,001 δευτερόλεπτα του τόξου. Σε λειτουργία ενός τηλεσκοπίου η γωνιακή ανάλυση είναι περίπου 0,05 δευτερόλεπτα του τόξου.

Το ΠΜΤ είναι η πιο παραγωγική εγκατάσταση στη Γη για την αστρονομία, με μόνο το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble να παράγει περισσότερες επιστημονικές εργασίες μεταξύ εγκαταστάσεων που λειτουργούν σε ορατά μήκη κύματος. Μεταξύ των πρωτοποριακών παρατηρήσεων που έχουν πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας το ΠΜΤ, περιλαμβάνονται η πρώτη άμεση εικόνα ενός εξωπλανήτη, η παρακολούθηση επιμέρους αστέρων καθώς κινούνται γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας και οι παρατηρήσεις του φωτός από την πιο μακρινή έκλαμψη ακτίνων γ που είναι γνωστή.

Γενικές πληροφορίες

Τα τέσσερα κυρίως τηλεσκόπια που συγκροτούν το ΠΜΤ

Το ΠΜΤ αποτελείται από μια διάταξη τεσσάρων μεγάλων (διάμετρος 8,2 μέτρα) τηλεσκοπίων με οπτικά στοιχεία που μπορούν να τα συνδυάσουν προς ένα αστρονομικό συμβολόμετρο, το οποίο χρησιμοποιείται για την ανάλυση μικρών αντικειμένων. Το συμβολόμετρο περιλαμβάνει επίσης μια σειρά από τέσσερα κινητά τηλεσκόπια διαμέτρου 1,8 μέτρων αφιερωμένα σε συμβολομετρικές παρατηρήσεις. Το πρώτο από τα τέσσερα μεγάλα τηλεσκόπια άρχισε να λειτουργεί το Μάιο του 1998 και προσφέρθηκε στην αστρονομική κοινότητα την 1η Απριλίου 1999. Τα άλλα τηλεσκόπια άρχισαν να λειτουργούν το 1999 και το 2000, δίνοντας τη δυνατότητα πολλαπλής τηλεσκοπίας στο ΠΜΤ. Τέσσερα βοηθητικά υηλεσκόπια 1,8 μέτρων έχουν προστεθεί στο συμβολόμετρο ώστε να είναι διαθέσιμο όταν τα μεγάλα χρησιμοποιούνται για άλλες έρευνες. Αυτά τα βοηθητικά τηλεσκόπια εγκαταστάθηκαν και άρχισαν να λειτουργούν μεταξύ του 2004 και του 2007.

Τα τηλεσκόπια 8,2 μέτρων του ΠΜΤ είχαν αρχικά σχεδιαστεί ώστε να λειτουργούν με τρεις τρόπους:

• ως ένα σύνολο από τέσσερα ανεξάρτητα τηλεσκόπια (αυτός είναι ο κύριος τρόπος λειτουργίας).
• ως ένα ενιαίο μεγάλο συμβολομετρικό όργανο, για επιπλέον ανάλυση. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται περιστασιακά, μόνο για παρατηρήσεις σχετικά φωτεινών πηγών με μικρή γωνιακή έκταση.
• ως ένα ενιαίο μεγάλο μέσο, για επιπλέον ικανότητα συγκέντρωσης φωτός. Τα όργανα που απαιτούνται για τη λειτουργία αυτή δεν κατασκευάστηκαν. Το 2009 νέες προτάσεις για όργανα υποβλήθηκαν, ώστε να υπάρξει η δυνατότητα και για αυτή τη λειτουργία. 

Κυρίως τηλεσκόπια (8,2 μέτρων)

Τα τέσσερα μεγάλα τηλεσκόπια είναι εξοπλισμένα με μια σειρά από εργαλεία που επιτρέπουν παρατηρήσεις από το σχεδόν υπεριώδες στο υπέρυθρο (δηλαδή σε ένα μεγάλο ποσοστό των μηκών κύματος του φωτός που είναι προσβάσιμο από την επιφάνεια της Γης), με το πλήρες φάσμα των διαθέσιμων τεχνικών να περιλαμβάνουν την υψηλής ανάλυσης φασματοσκοπία, τη φασματοσκοπία πολλαπλών αντικειμένων και την υψηλής ευκρίνειας απεικόνιση. Ειδικότερα, το ΠΜΤ έχει πολλά συστήματα προσαρμοσμένης οπτικής τα οποία διορθώνουν τις επιπτώσεις της ατμοσφαιρικής τύρβης, παρέχοντας εικόνες σχεδόν τόσο οξείες όσο και αν το τηλεσκόπιο βρισκόταν στο διάστημα. Στο υπέρυθρο οι εικόνες του ΠΜΤ είναι έως και τρεις φορές πιο οξείες από αυτές του Διαστημικού τηλεσκοπίου Χαμπλ, και η φασματοσκοπική ανάλυση είναι πολλές φορές καλύτερη από του Χαμπλ. Το ΠΜΤ είναι γνωστό για το υψηλό επίπεδο αποδοτικότητας παρατήρησης και την αυτοματοποίηση.

Τα 8,2 μέτρων διαμέτρου τηλεσκόπια στεγάζονται σε συμπαγή, θερμικά ελεγχόμενα κτίρια, τα οποία περιστρέφεται συγχρόνως με τα τηλεσκόπια. Αυτός ο σχεδιασμός ελαχιστοποιεί τυχόν δυσμενείς επιπτώσεις στις συνθήκες παρατήρησης, για παράδειγμα από το στροβιλισμό του αέρα στο σωλήνα του τηλεσκοπίου, ο  οποίος διαφορετικά μπορεί να συνέβαινε λόγω διακυμάνσεων της θερμοκρασίας και της κατεύθυνσης του ανέμου.

Βοηθητικά τηλεσκόπια

Βοηθητικό τηλεσκόπιο και το κέντρο του Γαλαξία μας.

Αν και τα τέσσερα 8,2 μέτρων τηλεσκόπια μπορούν να συνδυαστούν με το συμβολομέτρο, ο χρόνος παρακολούθησης μ'αυτά δαπανάται κυρίως σε μεμονωμένες παρατηρήσεις και χρησιμοποιούνται για συμβολομετρικές παρατηρήσεις για περιορισμένο αριθμό νυχτών κάθε χρόνο. Ωστόσο, τα τέσσερα μικρότερα 1,8 μέτρων βοηθητικά τηλεσκόπια είναι διαθέσιμα και αφιερωμένα στη συμβολομετρία ώστε να μπορεί το συμβολόμετρο να λειτουργεί κάθε βράδυ.

Επιστημονικά αποτελέσματα

Αποτελέσματα από το ΠΜΤ έχουν οδηγήσει στην δημοσίευση, κατά μέσο όρο, περισσότερων από μιας επιστημονικής εργασίας ανά ημέρα. Για παράδειγμα, το 2007, σχεδόν 500 εργασίες δημοσιεύθηκαν με βάση δεδομένα από το ΠΜΤ. Οι επιστημονικές ανακαλύψεις του τηλεσκοπίου περιλαμβάνουν την άμεση απεικόνιση του β Οκρίβαντος b, του πρώτου εξωηλιακού πλανήτη, την παρακολούθηση μεμονωμένων αστέρων καθώς κινούνται γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία, και την παρατήρηση της λάμψης της πιο απομακρυσμένης έκλαμψης ακτίνων γ.

Το 2018 το ΠΜΤ βοήθησε να πραγματοποιηθεί η πρώτη επιτυχημένη δοκιμή της Γενικής θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν στην κίνηση ενός αστέρα που διέρχεται από το ακραίο πεδίο βαρύτητας κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, δηλαδή της βαρυτικής μετατόπισης προς το ερυθρό.

Άλλες ανακαλύψεις με την υπογραφή του ΠΜΤ περιλαμβάνουν την ανίχνευση, για πρώτη φορά, μορίων μονοξειδίου του άνθρακα σε ένα γαλαξία που βρίσκεται σχεδόν 11 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, ένα κατόρθωμα που είχε παραμείνει αδύνατο επί 25 χρόνια. Αυτό επέτρεψε στους αστρονόμους να αποκτήσουν την πιο ακριβή μέτρηση της κοσμικής θερμοκρασίας σε μια τόσο μακρινή εποχή. Μια άλλη σημαντική μελέτη ήταν αυτή των βίαιων εκλάμψεων από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας. Το ΠΜΤ και το APEX συνεργάστηκαν για να αποκαλύψουν υλικό που τεντώνεται καθώς περιστρέφεται γύρω από την έντονη βαρύτητα κοντά στην κεντρική μαύρη τρύπα.

Χρησιμοποιώντας το ΠΜΤ οι αστρονόμοι έχουν επίσης μετρήσει την ηλικία του αρχαιότερου άστρου που είναι γνωστό στο Γαλαξία μας. Ηλικίας 13,2 δισεκατομμυρίων ετών, το άστρο γεννήθηκε στην αρχαιότερη εποχή σχηματισμού των αστεριών στο Σύμπαν. Επιπλέον, έχει αναλυθεί η ατμόσφαιρα γύρω από έναν εξωπλανήτη τύπου υπερ-Γης για πρώτη φορά, χρησιμοποιώντας το ΠΜΤ. Ο πλανήτης, που είναι γνωστός ως GJ 1214b, μελετήθηκε καθώς περνούσε μπροστά από το μητρικό του άστρο και λίγο από το φως του πέρασε μέσα από την ατμόσφαιρα του πλανήτη.

Συνολικά, από τις 10 κορυφαίες ανακαλύψεις που έγιναν στο παρατηρητήρια του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, για τις επτά έγινε χρήση του Πολύ Μεγάλου Τηλεσκοπίου.