9 teleskop som kommer att förändra hur vi ser rymden

Vår syn från jorden har alltid varit ganska bra, bortsett från moln och bländning. Det transformerades dock av teleskop på 1600-talet och har förbättrats vild sedan dess. Från röntgenteleskop till det atmosfäromkringande Hubble-rymdteleskopet är det svårt att ens tro på vad vi kan se nu.

Och trots allt de har gjort är teleskop precis igång. Astronomin är på väg till en annan Hubble-liknande störning, tack vare en ny ras av megateleskop som använder enorma speglar, adaptiv optik och andra knep för att kika djupare in i himlen - och längre tillbaka i tiden - än någonsin tidigare. Dessa miljardollar-projekt har varit i arbeten i flera år, från skrov som Hawaiis kontroversiella Thirty Meter Telescope till James Webb Space Telescope, Hubbles högt förväntade efterträdare.

Dagens största markbaserade teleskop använder speglar med en diameter på 10 meter (32, 8 fot), men Hubbles spegel på 2, 4 meter stjäl showen eftersom det är ovanför atmosfären, vilket snedvrider ljuset för observatörerna på jordens yta. Och nästa generations teleskop kommer att överträffa dem alla, med ännu mer enorma speglar såväl som bättre adaptiv optik - en metod för att använda flexibla, datorstyrda speglar för att justera för atmosfärisk snedvridning i realtid. Giant Magellan-teleskopet i Chile kommer till exempel att vara tio gånger kraftfullare än Hubble, medan det europeiska extremt stora teleskopet samlar mer ljus än alla existerande 10-meters teleskop på jorden tillsammans.

De flesta av dessa teleskop kommer inte att fungera förrän på 2020-talet, och vissa har ställts inför bakslag som kan försena eller till och med spåra deras utveckling. Men om någon verkligen blir så revolutionerande som Hubble var 1990, bör vi bättre förbereda oss nu. Så, utan ytterligare anledning, här är några framtida teleskop som du förmodligen kommer att höra mycket om under de kommande decennierna:

1. MeerKAT radioteleskop (Sydafrika)

Den 13 juli 2018 avslöjade Sydafrika världens superradioteleskop, MeerKAT, som kommer att vara minst 50 gånger kraftfullare än något teleskop på jorden. (Foto: MUJAHID SAFODIEN / AFP / Getty Images)

MeerKAT är inte bara ett teleskop, utan en grupp på 64 rätter (som ger 2 000 antennpar) belägen i norra Kapprovinsen i Sydafrika. Varje maträtt har en diameter på 13, 5 meter och hjälper till att bilda världens mest känsliga radioteleskop. Diskarna fungerar tillsammans som ett enda jätte- teleskop för att samla radiosignaler från rymden och översätta dem. Från dessa data kan astronomer skapa bilder av radiosignalerna. Det sydafrikanska observatöret för radioastronomi säger MeerKAT "bidrar kritiskt till att göra högkvalitativa bilder av radiohimlen, inklusive den bästa utsikten som finns i mjölkvägens centrum."

"MeerKAT ger nu en oöverträffad bild av denna unika region i vår galax. Det är en exceptionell prestation, " säger Farhad Yusef-Zadeh från Northwestern University. "De har byggt ett instrument som kommer att bli avundas av astronomer överallt och kommer att vara mycket efterfrågade under många år framöver."

Sydafrikas teleskopsystem kommer att bli en del av det interkontinentala Square Kilometre Array (SKA) som ligger i Australien. SKA är ett radioteleskopprojekt mellan båda länderna som i slutändan kommer att ha ett samlingsutrymme på en kvadratkilometer.

2. Europeiska extremt stora teleskopet (Chile)

Det europeiska extremt stora teleskopet blir det största teleskopet på jorden när det är klart. (Bild: L. Calçada / ESO)

Chiles Atacama-öken är den torraste platsen på jorden, nästan helt saknar nederbörd, vegetation och ljusförorening som kan förvirra himmel någon annanstans.

Redan hem till Europeiska södra observatoriets La Silla- och Paranal-observatorier - där det senare inkluderar det världsberömda Very Large Telescope - och flera radioastronomiprojekt kommer Atacama också att vara värd för European Extremely Large Telescope, eller E-ELT. Konstruktionen av denna lämpligt namngivna behemoth inleddes i juni 2014, då arbetarna sprängde bort lite platt utrymme ovanpå Cerro Armazones, ett berg på 10 000 fot i norra Chilens öken. Byggandet av teleskopet och kupolen påbörjades i maj 2017.

E-ELT, som beräknas starta 2024, kommer att vara det största teleskopet på jorden, med en huvudspegel som sträcker sig 39 meter tvärs över. Spegeln kommer att bestå av många segment - i detta fall 798 hexagoner som mäter 1, 4 meter vardera. Den kommer att samla 13 gånger mer ljus än dagens teleskop, och hjälper den att skura himlen efter antydningar till exoplaneter, mörk energi och andra svårigheter. "På toppen av detta, " tillägger ESO, "astronomer planerar också för det oväntade - nya och oförutsebara frågor kommer säkert att uppstå från de nya upptäckterna som gjorts med E-ELT."

3. Giant Magellan Telescope (Chile)

The Giant Magellan Telescope skannar himlen för främmande liv i avlägsna världar. (Bild: Giant Magellan Telescope)

Ett annat tillägg till Chiles imponerande teleskopsamling är Giant Magellan Telescope, planerat för Las Campanas observatorium i södra Atacama. GMT: s unika design har "sju av dagens största styva monolitspeglar", enligt Giant Magellan Telescope Organization. Dessa reflekterar ljus på sju mindre, flexibla sekundära speglar, sedan tillbaka till en central primärspegel och slutligen till avancerade bildkameror, där ljuset kan analyseras.

"Under varje sekundär spegelyta finns det hundratals ställdon som ständigt kommer att justera speglarna för att motverka atmosfärisk turbulens, " förklarar GMTO. "Dessa ställdon, kontrollerade av avancerade datorer, kommer att förvandla blinkande stjärnor till tydliga, stadiga ljuspunkter. Det är på detta sätt som GMT kommer att erbjuda bilder som är 10 gånger skarpare än Hubble Space Telescope."

Liksom med många nästa generations teleskop sätter GMT syn på våra mest irriterande frågor om universum. Forskare kommer att använda den för att söka efter främmande liv på exoplaneter, till exempel, och för att studera hur de första galaxerna bildades, varför det finns så mycket mörk materia och mörk energi, och hur universum kommer att bli som några biljoner år från och med nu. Målet för att öppna, eller "första ljuset", är 2023.

4. Trettio meter teleskop (Hawaii)

Förutom att arbeta tillsammans med James Webb rymdteleskopet, skulle trettio meter teleskopet vara på jakt efter mörk materia. (Bild: Thirty Meter Telescope)

Thirty Meter Telescope-namnet talar för sig själv. Spegeln skulle tredubbla diametern på alla teleskop som används idag och låta forskare se ljus från längre och svagare föremål än någonsin tidigare. Utöver att studera födelsen av planeter, stjärnor och galaxer skulle det också tjäna andra syften som att kasta ljus på mörk materia och mörk energi, avslöja förbindelser mellan galaxer och svarta hål, upptäcka exoplaneter och söka efter främmande liv.

TMT-projektet har funnits i arbetet sedan 1990-talet, föreställt som ett "kraftfullt komplement till James Webb Space Telescope för att spåra utvecklingen av galaxer och bildandet av stjärnor och planeter." Den skulle anslutas till 12 andra gigantiska teleskoper som redan ligger ovanpå Mauna Kea, det högsta berget på jorden från bas till topp och ett mekka för astronomer runt om i världen. TMT fick slutgiltigt godkännande och bröt marken 2014, men arbetet stoppades snart på grund av protester mot teleskopets placering på Mauna Kea.

TMT har kränkt många infödda hawaiier, som motsätter sig ytterligare konstruktion av stora teleskoper på ett berg som anses vara heligt. Hawaiis högsta domstol dömde TMT: s byggnadstillstånd ogiltigt i slutet av 2015, men hävdade att staten inte låter kritiker uttrycka sina klagomål vid en förhandling innan det beviljades. Statens styrelse för mark och naturresurser röstade sedan för att godkänna bygglovet i september 2017, även om det beslutet överklagas.

5. Stort synoptiskt undersökningsteleskop (Chile)

The Large Synoptic Survey Telescope kommer att ha en kamera ungefär storleken på en liten bil. (Bild: Large Synoptic Survey Telescope Corporation)

Större speglar är inte den enda nyckeln till att bygga ett teleskop som byter spel. Det stora synoptiska undersökningsteleskopet kommer att mäta bara 8, 4 meter i diameter (vilket fortfarande är ganska enormt), men vad det saknar i storlek kompenserar det med omfattning och hastighet. Som ett undersökningsteleskop är det utformat för att skanna hela natthimlen snarare än att fokusera på enskilda mål - bara det kommer att göra det med några få nätter, med jordens största digitala kamera för att spela in färgglada, tidsinställda filmer av himlen i aktion.

Den 3, 2 miljarder pixla kameran, ungefär storleken på en liten bil, kommer också att kunna fånga ett extremt brett synfält och ta bilder som täcker 49 gånger jordens månmassa i en enda exponering. Detta kommer att lägga till en "kvalitativt ny kapacitet inom astronomi", enligt LSST Corporation, som bygger teleskopet tillsammans med US Energy Department och National Science Foundation.

"LSST kommer att tillhandahålla oöverträffade tredimensionella kartor över massfördelningen i universum, " tillägger utvecklarna - kartor som kan kasta ljus på den mystiska mörka energin som driver universumets snabbare expansion. Det kommer också att producera en full folkräkning av vårt eget solsystem, inklusive potentiellt farliga asteroider så små som 100 meter. Första ljuset är planerat till 2022.

6. James Webb rymdteleskop

Tre gånger storleken på Hubble bör James Webb Space Telescope kunna titta djupare in i det forntida rymden. (Bild: Northrop Grumman / NASA)

NASA: s James Webb Space Telescope har stora skor att fylla. Det är utformat för att lyckas med Hubble och Spitzer Space Telescope och har genererat stora förväntningar - och utgifter - under nästan 20 års planering. Kostnadsöverskridningar drev lanseringsdatumet tillbaka till 2018, då testning och integration försenade det ytterligare fram till 2021. Prislappen steg högt framför sin 5 miljarder dollar budget 2011, vilket nästan ledde kongressen att nix sin finansiering. Det överlevde och är nu begränsat till ett cap på 8 miljarder dollar som har ställts in av kongressen.

Liksom med Hubble och Spitzer kommer JWSTs huvudstyrka från att vara i rymden. Men det är också tre gånger storleken på Hubble och låter den bära en 6, 5-meters primärspegel som utvecklas för att nå full storlek. Det skulle hjälpa den till och med att toppa Hubbles bilder, vilket ger längre våglängdstäckning och högre känslighet. "De längre våglängderna gör det möjligt för Webb-teleskopet att se mycket närmare tidens början och jaga efter den oobserverade bildningen av de första galaxerna, " förklarar NASA, "liksom att titta in i dammmoln där stjärnor och planetariska system bildas idag ".

Hubble förväntas förbli i omloppsbana tills minst 2027, och möjligen längre, så det finns goda chanser att det fortfarande kommer att vara på jobbet när JWST anländer till jobbet om några år. (Spitzer, ett infrarött teleskop som lanserades 2003, designades för att pågå i 2, 5 år men kan fortsätta arbeta tills "sent på detta decennium.")

7. FÖRSTA

JWST är inte det enda spännande nya rymdteleskopet på NASA: s platta. Byrån förvärvade också två återanvända spionsteleskop från US National Reconnaissance Office (NRO) 2012, som var och en har en 2, 4-meters primärspegel tillsammans med en sekundär spegel för att förbättra bildskärpan. Endera av dessa repurposed teleskop kan vara mer kraftfull än Hubble, enligt NASA, som har planerat att använda ett för ett uppdrag att studera mörk energi från bana.

Uppdraget, med titeln WFIRST (för "Wide-Field Infrared Survey Telescope"), skulle ursprungligen använda ett teleskop med speglar mellan 1, 3 och 1, 5 meter i diameter. NRO-spionsteleskopet kommer att erbjuda stora förbättringar över det, säger NASA, och potentiellt ger "Hubble-kvalitetsavbildning över ett himmelområde som är 100 gånger större än Hubble."

WFIRST är utformad för att lösa grundläggande frågor om den mörka energins natur, som utgör ungefär 68 procent av universum men trots allt fortfarande våra försök att förstå vad det är. Det skulle kunna avslöja alla typer av ny information om universums utveckling, men som med de flesta högdrivna teleskop är den här en multi-tasker. Utöver avmystifierande mörk energi skulle WFIRST också gå med i den snabbt växande strävan att upptäcka nya exoplaneter och till och med hela galaxer.

"En bild från Hubble är en fin affisch på väggen, medan en första bild kommer att täcka hela husets vägg, " sa teammedlem David Spergel i ett uttalande 2017. WFIRST planerades starta i mitten av 2020-talet, även om en skugga nu hänger över hela projektet på grund av NASA-budgetnedskärningar som föreslagits av Trump-administrationen. Frågan är fortfarande i kongressens händer, och många astronomer har varnat för att avbryta WFIRST skulle vara ett misstag.

"Avbrottet av WFIRST skulle innebära ett farligt prejudikat och försvaga en decadalundersökningsprocess som har fastställt kollektiva vetenskapliga prioriteringar för ett världsledande program under ett halvt sekel, " sade Kevin B. Marvel, verkställande direktör för American Astronomical Society, i ett påstående. "En sådan rörelse skulle också offra USA: s ledarskap inom rymdbaserad mörk energi, exoplanet och kartläggning av astrofysik. Vi kan inte tillåta en sådan drastisk skada på astronomifältet, vars effekter skulle kännas för mer än en generation."

8. Femhundra meter öppet sfäriskt teleskop (Kina)

FAST liknar Arecibo-observatoriet, men det har ett antal förbättringar jämfört med det Puerto Rico-baserade radioteleskopet. (Foto: VCG / VCG / Getty Images)

Kina öppnade nyligen ett gigantiskt radioteleskop med projektet Fem hundra meter Aperture Spherical Telescope (FAST), beläget i Guizhou-provinsen. Med en reflektordiameter ungefär storleken på 30 fotbollsplaner, är FAST nästan dubbelt så stor som sin kusin, Arecibo Observatory i Puerto Rico. Medan både FAST och Arecibo är massiva radioteleskop, kan FAST flytta sina reflektorer, av vilka det finns 4 450, till olika riktningar för att bättre undersöka stjärnorna. Arecibos reflektorer är däremot fixerade i sina positioner och förlitar sig på en upphängd mottagare. 180 miljoner teleskopet kommer att söka gravitationella vågor, pulsars och, naturligtvis, tecken på främmande liv.

FAST var dock inte utan kontroverser. Den kinesiska regeringen flyttade 9 000 människor som bodde inom en radie av tre mil från teleskopplatsen. Invånarna fick ungefär 1 800 dollar för att hjälpa sina ansträngningar att hitta nya hem. Målet med flytten var enligt regeringstjänstemän att "skapa en sund elektromagnetisk vågmiljö" för teleskopet att fungera.

Kina godkände också nyligen ett ännu större radioteleskop, tillkännagav den kinesiska vetenskapsakademin i januari 2018. Den planeras öppna 2023.

9. ExTrA-projekt (Chile)

Trio med ExTrA-teleskop inledde sin verksamhet vid La Silla-observatoriet i Chile i januari 2018. (Foto: ESO)

Dess tre teleskoper kan vara små jämfört med några av jättarna på denna lista, men Frankrikes nya ExTrA-projekt ("Exoplanets in Transits and their Atmospheres") -projekt kan fortfarande vara en stor uppgift i sökandet efter bebodda planeter. Den använder tre 0, 6-meter teleskop, belägna vid ESO: s La Silla-observatorium i Chile, för att regelbundet övervaka röda dvärgstjärnor. De samlar ljus från en målstjärna och från fyra jämförelsestjärnor, matar sedan ljuset genom optiska fibrer i en nästan infraröd spektrograf.

Detta är en ny metod, enligt ESO, och hjälper till att korrigera den störande effekten av jordens atmosfär, såväl som fel från instrument eller detektorer. Teleskopet är tänkta att avslöja eventuella svaga tappar i ljusstyrka från en stjärna, vilket är ett möjligt tecken på att stjärnan kretsas av en planet. De är fokuserade på en specifik typ av liten, ljus stjärna som kallas en M-dvärg, som är vanliga i Vintergatan. ES-anteckningar förväntas också vara goda livsmiljöer för planeter i jordstorlek, och därmed bra ställen att leta efter potentiellt bebobara världar.

Utöver sökningen kan teleskopet också studera egenskaperna för alla exoplaneter som de hittar, med information om hur det kan vara i deras atmosfärer eller på ytan. "Med ExTrA kan vi också ta upp några grundläggande frågor om planeter i vår galax, " säger teammedlem Jose-Manuel Almenara i ett uttalande. "Vi hoppas kunna undersöka hur vanliga dessa planeter är, beteendet hos flerplanet-system och vilka miljöer som leder till deras bildning."

Redaktörens anmärkning: Den här berättelsen har uppdaterats med ny information sedan den ursprungligen publicerades i augusti 2014.

Relaterade Artiklar