Teleskopteknologi

Sedan det astronomiska teleskopet uppfanns för 400 år sedan har det utvecklats från en liten apparat för observationer av synligt ljus som man hanterar med händerna till ett stort, sofistikerad, datorkontrollerat instrument som ger helt digitala utdata. Genom den här utvecklingen har två egenskaper varit särskilt viktiga: mängden insamlat ljus, det vill säga spegelns storlek (vilket gör att man kan upptäcka ljussvagare och mer avlägsna föremål), och bildens skärpa, eller vinkelupplösning (som gör att man kan upptäcka mindre och ljussvagare objekt).

Europeiska sydobservatoriet (ESO) har som världsledande inom astronomi utvecklat flera avancerade teknologier som gjort det möjligt att bygga ännu större teleskopspeglar utan att göra avkall på den optiska noggrannheten.

ESO har utvecklat den metod som kallas aktiv optik, som nu används i de flesta moderna medelstora och stora teleskop. Metoden gör att man uppnår optimal bildkvalitet genom att koppla en flexibel spegel till motorer som aktivt justerar spegelns form medan observationerna pågår.

Ju större spegel, desto bättre blir den teoretiska upplösningen, men inte ens vid världens bästa platser för astronomiska observationer kan stora markbaserade teleskop som observerar synligt ljus uppnå bättre bildskärpa än teleskop med en diameter omkring 20-40 cm. Detta beror på störningar som skapas av atmosfärisk turbulens. För ett 4-metersteleskop gör den atmosfäriska distortionen upplösningen mer än 10 gånger sämre jämfört med vad som är teoretiskt möjligt, och ljusintensiteten i mitten av en bild på en stjärna försvagas med en faktor 100 eller mer. En av huvudanledningarna för att skicka upp NASA/ESA:s Hubbleteleskop i rymden var att man ville undvika denna effekt som ger suddiga bilder. I vissa moderna teleskop kan man kompensera för de atmosfäriska effekterna med den metod som kallas adaptiv optik. ESO:s VLT har banat vägen inom adaptiv optik, vilket har inneburit en revolution för markbaserad astronomi.

Genom att kombinera ljuset från två eller flera teleskop med hjälp av en metod som kallas interferometri kan man höja upplösningen bortom det som ett ensamt teleskop kan uppnå. ESO har varit en pionjär inom detta område med Very Large Telescope-interferometern (VLTI) på Paranal.

Utöver atmosfärisk turbulens så kan även teleskopen själva bidra till störningar i astronomiska observationer. Tillverkningsfel och oregelbundenheter i utrustningen – allt från speglar till upphängningsställningen – kan repa våra bilder av kosmos. Genom åren har ingenjörer infört en lång rad förbättringar för att minimera slitagestörningar som orsakas av den mekaniska förflyttningen av teleskopet och av värmeskador. Spegelkonstruktion och -polering har förbättrats, tillsammans med utveckling av stadigare upphängning och speglar för att minska rubbningar i dess form. Lågexpansionsglas har också minskat spegeldistortionen när temperaturen varierar. För att minska den lilla men ändå märkbara turbulensen inne i teleskopkupolen minskar man värmeförluster från motorer och elektronikutrustning under natten och kupolen som skyddar teleskopet mot vind kyls ner under dagen.