Lielais Zenīta teleskops LZT — 6 m dzīvsudraba spogulis un tranzīta novērojumi

Lielais Zenīta teleskops (LZT) ir 6,0 metru diametra teleskops, izvietots Britu Kolumbijas Universitātes Malkolma Knappa pētniecības mežā, aptuveni 70 km uz austrumiem no Vankūveras. Tas ir viens no lielākajiem optiskajiem teleskopiem, kas izmanto šķidru spoguļa virsmu, ļaujot iegūt lielu apertūru relatīvi salīdzinoši zemās izmaksās.

Kā darbojas šķidrā spoguļa sistēma

Zenīta vai šķidrā spoguļa teleskopi novietoti tā, ka tie skatās tieši uz zenītu (taisni uz augšu). LZT spoguļa virsma veidojas no šķidrā dzīvsudraba, kas atrodas rotējošā pannā. Šķidrums, rotējoties, sakrīt starp centripetālajām un gravitācijas spēkiem un veido precīzu parabolisku virsmu — tieši tādu, kāda nepieciešama zvaigžņu gaismas fokusēšanai. LZT izmanto apmēram 28 litrus dzīvsudraba, un spoguļa panna veic griešanos reizi 8,5 sekundēs, lai izveidotu un uzturētu pareizu parabolisko formu.

Tranzīta novērojumi un detektori

LZT izmanto tā saukto tranzīta attēlveidošanu. Tā kā teleskops ir piesprādzēts skatīt tikai zenītu, Zemes rotācija pārvieto zvaigznes un citu objektu pāri teleskopa redzeslaukam. Lai iegūtu asus attēlus, gaisma tiek fokusēta uz CCD sensoru, kurā tiek lietota elektroniska slāņu pārvietošanas tehnika (Time-Delay Integration, TDI). Šajā režīmā elektroni sensorā tiek sinhronizēti ar zvaigžņu kustību pāri laukam, ļaujot efektīvi iegūt ilgākas ekspozīcijas un labu fotometriju bez mehāniska sekošanas.

Vēsture un konstrukcija

Teleskops tika izgatavots 1994. gadā, izmantojot arī detaļas no NASA Orbitālo atlūzu observatorijas teleskopa (diametrs trīs metri), kas tika izņemts no ekspluatācijas pēc vairāku gadu lietošanas. Šāda pieeja ekonomiski ļāva izveidot ievērojama izmēra instrumentu ar relātīvi ierobežotām resursu izmaksām.

Priekšrocības un ierobežojumi

Priekšrocības: šķidrā spoguļa izgatavošana ir vienkāršāka un lētāka nekā masīva pulēta cieta spoguļa ražošana; iegūstama ļoti gluda paraboliska virsma; iespējams lielāks apertūras diametrs par zemākām izmaksām, kas nozīmē lielāku gaismas savākšanu.
Ierobežojumi: LZT var vērot tikai zenītu — tas nevar orientēties uz jebkuru debess punktu; novērojumu lauks ierobežots līdz sloksnei debess, kura garums atkarīgs no vietējās platuma. Turklāt tiek lietots dzīvsudrabs, kas ir toksisks, tāpēc nepieciešami īpaši drošības un vides aizsardzības pasākumi.

Drošība un vides apsvērumi

Tā kā tiek izmantots dzīvsudrabs, observatorijā ir jānodrošina rūpīga saturs, ventilācija un atbilstoša uzglabāšana, lai novērstu piesārņojumu un reālus veselības riskus. Mūsdienu šķidrā spoguļa projektos bieži risina dzīvsudraba aizstāšanu vai stingru aizsardzību, lai samazinātu vides ietekmi.

Zinātniskie pielietojumi

LZT un līdzīgi zenīta teleskopi ir īpaši noderīgi plaša lauka pētījumiem un masveida debess skenēšanai, uzraudzot mainīgos un pārejošos objektus (piem., zvaigžņu variācijas, tranzīti, supernovas) un veicot fotometriskas anketas. Šādu instrumentu lētā lielā apertūra padara tos pievilcīgus projektiem, kuri prasa pārvērtējumus uz lieliem laukiem, bet neindividuālas izsekošanas jebkuram punktam debesīs.

Kopumā Lielais Zenīta teleskops ir interesants risinājums, kas demonstrē šķidrā spoguļa tehnoloģijas potenciālu: salīdzinoši vienkārša konstrukcija, liela gaismas vākšanas spēja un specifiskas zinātniskās iespējas, vienlaikus prasa kompromisus attiecībā uz novērojumu brīvību un vides drošību.