หอดูดาว WM Keck

โดมหอดูดาวเค็กบนยอดเขาเมานาเคอา
ชื่อเรียกอื่น	กล้องโทรทรรศน์เค็ก
สถานที่ตั้ง	ฮาวาย
พิกัด	19°49′35″เหนือ155°28′28″ตะวันตก / 19.8263°N 155.47441°W / 19.8263; -155.47441
ระดับความสูง	4,145 เมตร (13,599 ฟุต)
แสงแรก	24 พฤศจิกายน 2533 , 23 ตุลาคม 2539 ( 24 พฤศจิกายน 1990 ) ( 23 ตุลาคม 1996 )
เส้นผ่านศูนย์กลาง	10 เมตร (32 ฟุต 10 นิ้ว)
พื้นที่เก็บรวบรวม	76 ตารางเมตร( 820 ตารางฟุต)
ระยะโฟกัส	17.5 เมตร (57 ฟุต 5 นิ้ว)
เว็บไซต์	keckobservatory.org​
ที่ตั้งของหอดูดาว WM Keck
สื่อที่เกี่ยวข้องบน Commons
[ แก้ไขในวิกิดาต้า ]

หอดูดาว WM Keckเป็นหอดูดาวทางดาราศาสตร์ที่มีกล้องโทรทัศน์สองตัว ตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 4,145 เมตร (13,600 ฟุต) ใกล้กับยอดเขาเมานาเคอาในรัฐฮาวายของสหรัฐอเมริกา กล้องโทรทัศน์ทั้งสองตัวมีกระจกหลักขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 เมตร (33 ฟุต) และเมื่อสร้างเสร็จในปี 1993 (Keck I) และปี 1996 (Keck II) พวกมันเป็นกล้องโทรทัศน์สะท้อนแสงขนาดใหญ่ที่สุดในโลก นับตั้งแต่ปี 2006 เป็นต้นมา พวกมันเป็นกล้องโทรทัศน์ที่ใหญ่เป็นอันดับสามและสี่ตามลำดับ

ด้วยแนวคิดที่เสนอครั้งแรกในปี 1977 นักออกแบบกล้องโทรทรรศน์ Terry Mast จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์และJerry Nelsonจากห้องปฏิบัติการลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ได้พัฒนาเทคโนโลยีที่จำเป็นในการสร้างกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่บนพื้นดิน^{[ 1 ]}ในปี 1985 Howard B. Keckจากมูลนิธิ WM Keckได้บริจาคเงิน 70 ล้านดอลลาร์เพื่อสนับสนุนการก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์ Keck I ซึ่งเริ่มต้นในเดือนกันยายน 1985 การใช้งานครั้งแรกเกิดขึ้นในวันที่ 24 พฤศจิกายน 1990 โดยใช้ 9 ส่วนจากทั้งหมด 36 ส่วน เมื่อการก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์ตัวแรกมีความคืบหน้าไปมาก การบริจาคเพิ่มเติมทำให้สามารถสร้างกล้องโทรทรรศน์ตัวที่สองได้ โดยเริ่มในปี 1991 กล้องโทรทรรศน์ Keck I เริ่มทำการสังเกตการณ์ทางวิทยาศาสตร์ในเดือนพฤษภาคม 1993 ในขณะที่การใช้งานครั้งแรกของ Keck II เกิดขึ้นในวันที่ 27 เมษายน 1996

ความก้าวหน้าสำคัญที่ทำให้สามารถสร้างกล้องโทรทรรศน์ Keck ได้คือการใช้ระบบเลนส์แบบแอคทีฟเพื่อควบคุมชิ้นส่วนกระจก ขนาดเล็กให้ทำงาน เป็นกระจกชิ้นเดียวที่ต่อเนื่องกัน กระจกที่มีขนาดใกล้เคียงกันซึ่งหล่อจากแก้วชิ้นเดียวไม่สามารถทำให้แข็งแรงพอที่จะรักษารูปทรงได้อย่างแม่นยำ มันจะหย่อนตัวลงเล็กน้อยภายใต้น้ำหนักของมันเองเมื่อหมุนไปยังตำแหน่งต่างๆ ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนในเส้นทางแสง ในกล้องโทรทรรศน์ Keck กระจกหลักแต่ละบานทำจากชิ้นส่วนหกเหลี่ยม 36 ชิ้นที่ทำงานร่วมกันเป็นหน่วยเดียว แต่ละชิ้นส่วนกว้าง 1.8 เมตร หนา 7.5 เซนติเมตร และหนักครึ่งตัน^{[ 2 ]}กระจกเหล่านี้ผลิตขึ้นที่เมืองเล็กซิงตัน รัฐแมสซาชูเซตส์โดยบริษัท Itek Optical Systemsจากแก้วเซรามิกZerodur ของบริษัทSchott AGของ เยอรมนี ^{[ 3 ] [ 4 ]}บนกล้องโทรทรรศน์ แต่ละชิ้นส่วนจะถูกรักษาให้คงที่ด้วยระบบเลนส์แบบแอคทีฟซึ่งใช้โครงสร้างรองรับที่แข็งแรงมากร่วมกับแอคทูเอเตอร์สามตัวใต้แต่ละชิ้นส่วน ระหว่างการสังเกตการณ์ ระบบควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ซึ่งประกอบด้วยเซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์จะปรับตำแหน่งของแต่ละส่วนเทียบกับส่วนข้างเคียงอย่างไดนามิก เพื่อรักษาความแม่นยำของรูปทรงพื้นผิวที่ระดับสี่นาโนเมตรขณะที่กล้องโทรทรรศน์เคลื่อนที่ การปรับแต่งสองครั้งต่อวินาทีนี้จะช่วยชดเชยผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงและผลกระทบจากสิ่งแวดล้อมและโครงสร้างอื่นๆ ที่อาจส่งผลต่อรูปทรงของกระจก

กล้องโทรทรรศน์ Keck แต่ละตัวติดตั้งอยู่บนฐานแบบอัลตาซิมัท กล้องโทรทรรศน์ขนาด 8–10 เมตรส่วนใหญ่ในปัจจุบันใช้การออกแบบแบบอัลตาซิมัทเนื่องจากความต้องการโครงสร้างที่ลดลงเมื่อเทียบกับการออกแบบแบบอิเควทอ เรียลแบบ เก่า การติดตั้งแบบอัลตาซิมัทให้ความแข็งแรงและความแข็งแกร่งสูงสุดโดยใช้เหล็กน้อยที่สุด ซึ่งสำหรับหอดูดาว Keck นั้นใช้เหล็กประมาณ 270 ตันต่อกล้องโทรทรรศน์ ทำให้กล้องโทรทรรศน์แต่ละตัวมีน้ำหนักรวมมากกว่า 300 ตันการออกแบบที่เสนอ สองแบบ สำหรับกล้องโทรทรรศน์รุ่นต่อไปขนาด 30 และ 40 เมตรใช้เทคโนโลยีพื้นฐานเดียวกันกับที่คิดค้นขึ้นที่หอดูดาว Keck นั่นคือ แผงกระจกหกเหลี่ยมที่เชื่อมต่อกับฐานแบบอัลตาซิมัท

กล้องโทรทรรศน์ทั้งสองตัวมีกระจกหลักที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเทียบเท่า 10 เมตร (32.8 ฟุต หรือ 394 นิ้ว) ซึ่งเล็กกว่ากล้องโทรทรรศน์Gran Telescopio Canarias เล็กน้อย โดยกล้องโทรทรรศน์ Gran Telescopio Canariasมีกระจกหลักที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเทียบเท่า 10.4 เมตร

กล้องโทรทรรศน์เหล่านี้ติดตั้งกล้องและ สเปกโทรเมตรหลายตัวซึ่งช่วยให้สามารถสังเกตการณ์ได้ครอบคลุมช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้และช่วงคลื่นอินฟราเรดใกล้เป็นส่วนใหญ่

หอดูดาวเค็กได้รับการจัดการโดยสมาคมวิจัยดาราศาสตร์แห่งแคลิฟอร์เนีย ซึ่งเป็นองค์กร ไม่แสวงหาผลกำไร 501(c)(3) โดยมีคณะกรรมการบริหารประกอบด้วยตัวแทนจาก สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียและมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียการก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์เกิดขึ้นได้ด้วยเงินบริจาคส่วนตัวกว่า 140 ล้านดอลลาร์สหรัฐจากมูลนิธิ WM Keckองค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (NASA)เข้าร่วมเป็นพันธมิตรในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2539 เมื่อกล้องโทรทรรศน์เค็ก II เริ่มทำการสังเกตการณ์

เวลาใช้งานกล้องโทรทรรศน์จะถูกจัดสรรโดยสถาบันพันธมิตร สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียระบบมหาวิทยาลัยฮาวายและมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย รับข้อเสนอจากนักวิจัยของตนเอง ในขณะที่นาซารับข้อเสนอจากนักวิจัยที่อยู่ในสหรัฐอเมริกา

เจอร์รี เนลสันนักวิทยาศาสตร์โครงการกล้องโทรทรรศน์เค็ก มีส่วนร่วมในโครงการกระจกหลายบานในภายหลังจนกระทั่งเสียชีวิตในเดือนมิถุนายน 2017 เขาคิดค้นนวัตกรรมหนึ่งของเค็ก ซึ่งก็คือพื้นผิวสะท้อนแสงที่ประกอบด้วยส่วนบางๆ หลายส่วนที่ทำหน้าที่เสมือนกระจกบานเดียว^{[ 5 ]}

ชุดเครื่องมือปัจจุบัน:

มอสไฟร์

MOSFIRE ( Multi-Object Spectrometer for Infra-Red Exploration ) ^{[ 6 ]}ซึ่งเป็นเครื่องมือรุ่นที่สาม ได้ถูกส่งมอบให้กับหอดูดาว Keck เมื่อวันที่ 8 กุมภาพันธ์ 2012 และได้ใช้งานครั้งแรกกับกล้องโทรทรรศน์ Keck I เมื่อวันที่ 4 เมษายน 2012 MOSFIRE เป็น กล้อง สเปกโตรกราฟแบบหลายวัตถุสำหรับการถ่ายภาพมุมกว้างในช่วงอินฟราเรดใกล้ (0.97 ถึง 2.41 μm) คุณสมบัติพิเศษของมันคือหน่วยช่องแสงแบบปรับได้ (CSU) ที่ใช้ระบบไครโอเจนิก ซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนได้ด้วยการควบคุมระยะไกลภายในเวลาไม่ถึงหกนาทีโดยไม่ต้องใช้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ แท่งจะเคลื่อนเข้ามาจากแต่ละด้านเพื่อสร้างช่องแสงสั้นๆ ได้มากถึง 46 ช่อง เมื่อนำแท่งออก MOSFIRE จะกลายเป็นเครื่องถ่ายภาพมุมกว้าง เครื่องมือนี้ได้รับการพัฒนาโดยทีมงานจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลิส (UCLA) สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (Caltech) และมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ (UCSC) ผู้ร่วมวิจัยหลักคือ Ian S. McLean (UCLA) และCharles C. Steidel (Caltech) และโครงการนี้ได้รับการจัดการโดย Sean Adkins ผู้จัดการโครงการเครื่องมือ WMKO MOSFIRE ได้รับทุนสนับสนุนบางส่วนจากโครงการเครื่องมือระบบกล้องโทรทรรศน์ (TSIP) ซึ่งดำเนินการโดย AURA และได้รับทุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ และจากการบริจาคส่วนตัวให้กับ WMKO โดย Gordon และ Betty Moore ^{[ 7 ]}

เดมอส

กล้องโทรทัศน์ อวกาศ Deep Extragalactic Imaging Multi-Object Spectrograph ( DEIMOS) สามารถเก็บสเปกตรัมจากกาแล็กซี 130 แห่งหรือมากกว่านั้นได้ในการถ่ายภาพเพียงครั้งเดียว ในโหมด "Mega Mask" DEIMOS สามารถเก็บสเปกตรัมของวัตถุมากกว่า 1,200 ชิ้นพร้อมกันได้ โดยใช้ฟิลเตอร์แบบแถบความถี่แคบพิเศษ

การจ้างงาน

เครื่องมือที่ใหญ่ที่สุดและซับซ้อนที่สุดในเชิงกลไกของหอดูดาวเค็ก คือ สเปกโทรเมตรเอเชลความละเอียดสูง ซึ่งแยกแสงที่เข้ามาออกเป็นสีต่างๆ เพื่อวัดความเข้มที่แม่นยำของแต่ละช่องสีหลายพันช่อง ความสามารถทางสเปกตรัมของเครื่องมือนี้ส่งผลให้เกิดการค้นพบที่สำคัญมากมาย เช่น การตรวจพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะและหลักฐานโดยตรงสำหรับแบบจำลองของ ทฤษฎี บิ๊กแบง ความแม่นยำของความเร็วเชิงรัศมีสูงถึงหนึ่งเมตรต่อวินาที (1.0 ม ^. /วินาที) ^{[ 8 ]}ขีดจำกัดการตรวจจับของเครื่องมือที่ 1 AUคือ0.2  M _J [ ^{9 ]}

เคซีวี

Keck Cosmic Web Imager ^{[ 10 ]}เป็นสเปกโตรกราฟสนามรวมซึ่งเดิมทำงานที่ความยาวคลื่นระหว่าง 350 ถึง 560 นาโนเมตรเมื่อไม่นานมานี้ ได้มีการเพิ่ม Keck Cosmic Reionization Mapper (KCRM) ซึ่งขยายการครอบคลุมความยาวคลื่นยาวจาก 560 ถึง 1050 นาโนเมตร

แอลอาร์ไอเอส

เครื่องมือวัดสเปกตรัม ภาพความละเอียดต่ำ (Low Resolution Imaging Spectrograph)เป็นเครื่องมือที่ใช้แสงน้อยมาก สามารถบันทึกสเปกตรัมและภาพของวัตถุที่อยู่ไกลที่สุดเท่าที่รู้จักในจักรวาล เครื่องมือนี้ติดตั้งแขนสีแดงและแขนสีน้ำเงินเพื่อสำรวจกลุ่มดาวฤกษ์ในกาแล็กซีที่อยู่ไกลออกไปนิวเคลียสกาแล็กซีที่กำลังทำงาน กระจุกกาแล็กซีและควาซาร์

NIRC-2

กล้องอินฟราเรดใกล้รุ่นที่สองทำงานร่วมกับระบบปรับแสงอัตโนมัติของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเค็ก (Keck Adaptive Optics) เพื่อสร้างภาพและสเปกตรัมที่มีความละเอียดสูงสุดจากภาคพื้นดินในช่วง 1–5 ไมโครเมตร (μm) โปรแกรมทั่วไปได้แก่ การทำแผนที่ลักษณะพื้นผิวของวัตถุในระบบสุริยะการค้นหาดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ดวงอื่น และการวิเคราะห์สัณฐานวิทยาของกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกล

ไนเรส

เครื่องสเปกโทรเมตรแบบเอเชลเลตต์อินฟราเรดใกล้ เป็นเครื่องสเปกโทรแกรมที่สามารถวัดความยาวคลื่นได้พร้อมกันตั้งแต่ 0.94 ถึง2.45 ไมครอน

ไนร์สเปค

เครื่องสเปกโทรเมตรอินฟราเรดใกล้ใช้ในการศึกษาดาราจักรวิทยุที่มีค่าการเลื่อนไปทางแดงสูง มาก การเคลื่อนที่และประเภทของดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ศูนย์กลางดาราจักรลักษณะของดาวแคระน้ำตาลบริเวณใจกลางของดาราจักรที่มีฝุ่นและเกิดการระเบิดของดาวฤกษ์ นิวเคลียสดาราจักรที่กำลังทำงาน เคมีระหว่างดาว ฟิสิกส์ ของดาวฤกษ์และวิทยาศาสตร์ของระบบสุริยะ

โอซิริส

เครื่องมือ วัดสเปกตรัมอินฟราเรดแบบยับยั้ง OH (OH-Suppressing Infrared Imaging Spectrograph หรือ OSIRIS) เป็นสเปกโทรกราฟอินฟราเรดใกล้สำหรับใช้กับระบบปรับแสงอัตโนมัติของกล้องโทรทรรศน์ Keck I OSIRIS จะทำการวัดสเปกตรัมในขอบเขตการมองเห็นที่แคบ เพื่อให้ได้ภาพชุดต่างๆ ที่ความยาวคลื่นต่างกัน เครื่องมือนี้ช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถละเว้นความยาวคลื่นที่ชั้นบรรยากาศของโลกส่องสว่างจากการปล่อยโมเลกุล OH ( ไฮดรอกซิล ) จึงทำให้สามารถตรวจจับวัตถุที่จางกว่าเดิมได้ถึง 10 เท่า เดิมที OSIRIS ติดตั้งอยู่บนกล้องโทรทรรศน์ Keck II แต่ในเดือนมกราคม 2012 ได้ถูกย้ายมาติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์ Keck I

อีเอสไอ

เครื่องสเปกโตรกราฟและเครื่องถ่ายภาพ Echellette ^{[ 11 ]}เป็นเครื่องสเปกโตรกราฟความละเอียดสูงสำหรับความยาวคลื่นแสง ซึ่งมีคุณสมบัติในการถ่ายภาพด้วย

เคพีเอฟ

Keck Planet Finder ^{[ 12 ]}เป็นเครื่องมือใหม่ล่าสุดบน Keck ซึ่งเริ่มใช้งานครั้งแรกในปี 2022 เป็นสเปกโตรกราฟที่มีความเสถียรสูงและมีความละเอียดสูงมาก ออกแบบมาเพื่อระบุดาวเคราะห์นอกระบบโดยใช้วิธีความเร็วเชิงรัศมี

เครื่องดนตรีเดิม:

เอ็นไออาร์ซี

กล้องอินฟราเรดใกล้ (Near Infrared Camera หรือ NIRC) สำหรับกล้องโทรทรรศน์ Keck I มีความไวสูงมาก สามารถตรวจจับแสงเทียบเท่าเปลวเทียนเพียงดวงเดียวบนดวงจันทร์ได้ ความไวนี้ทำให้เหมาะสำหรับการศึกษาการก่อตัวและวิวัฒนาการของกาแล็กซีในระดับลึก การค้นหากาแล็กซีต้นกำเนิดและภาพสภาพแวดล้อมของควาซาร์ กล้องนี้ได้ให้ข้อมูลการศึกษาที่สำคัญเกี่ยวกับใจกลางกาแล็กซีและยังใช้ในการศึกษาจานดาวเคราะห์ก่อนเกิดและบริเวณก่อกำเนิดดาวฤกษ์ มวลมากอีก ด้วย NIRC ถูกปลดประจำการจากการสังเกตการณ์ทางวิทยาศาสตร์ในปี 2010

แอลดับเบิลยูเอส

เครื่องสเปกโทรเมตรคลื่นยาว (LWS) สำหรับกล้องโทรทรรศน์ Keck I เป็นเครื่องสเปกโทรเมตรแบบตะแกรงที่สร้างภาพได้ ทำงานในช่วงความยาวคลื่น 3-25 ไมครอน เช่นเดียวกับ NIRC, LWS เป็นเครื่องมือ CASS ด้านหน้า และใช้ในการศึกษาดาวหาง ดาวเคราะห์ และวัตถุนอกกาแล็กซี ปัจจุบัน LWS ถูกปลดประจำการจากการสังเกตการณ์ทางวิทยาศาสตร์แล้ว

เครื่องวัดการแทรกสอดของเค็ก

อินเตอร์เฟอโรเมตรช่วยให้สามารถรวมแสงจากกล้องโทรทรรศน์ Keck ทั้งสองตัวเข้าด้วยกันเป็นอินเตอร์เฟอโรเมตรเชิงแสงใน ย่านอินฟราเรดใกล้ที่มีฐานยาว 85 เมตร (279 ฟุต) ฐานยาวนี้ทำให้อินเตอร์เฟอโรเมตรมีความละเอียดเชิงมุมที่ มีประสิทธิภาพ 5 มิลลิอาร์กวินาที (mas)ที่ 2.2 ไมโครเมตร และ 24 mas ที่ 10 ไมโครเมตร อุปกรณ์เสริมหลายชิ้นช่วยให้อินเตอร์เฟอโรเมตรทำงานได้ในโหมดต่างๆ ทั้งในย่านอินฟราเรดใกล้ H, K และ L รวมถึงการวัดแบบหักล้างสัญญาณรบกวน ด้วย อย่างไรก็ตาม ณ กลางปี ​​2012 อินเตอร์เฟอโรเมตร Keck ได้ถูกยกเลิกเนื่องจากขาดงบประมาณ

กล้องโทรทรรศน์ทั้งสองตัวของหอดูดาวเค็กติดตั้งระบบปรับภาพอัตโนมัติ ด้วย ดาวนำทางเลเซอร์ ซึ่งช่วยชดเชยการเบลอที่เกิดจากความปั่นป่วนของชั้นบรรยากาศอุปกรณ์นี้เป็นระบบปรับภาพอัตโนมัติระบบแรกที่ใช้งานได้กับกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ และได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเพื่อขยายขีดความสามารถ

ซ้าย : ยอดเขาเมานาเคอาถือเป็นหนึ่งในสถานที่ชมดาวที่สำคัญที่สุดแห่งหนึ่งของโลก กล้องโทรทรรศน์คู่แฝดเค็กเป็นหนึ่งในเครื่องมือทางแสง/อินฟราเรดใกล้ที่ใหญ่ที่สุดที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบันทั่วโลกกลาง : ท้องฟ้ายามค่ำคืนและเลเซอร์ของหอดูดาวเค็กสำหรับระบบปรับแสงอัตโนมัติขวา : หอดูดาววิลเลียม เค็ก ยามพระอาทิตย์ตกดิน

• แบร์รี พาร์คเกอร์, บันไดสู่ดวงดาว: เรื่องราวของหอดูดาวที่ใหญ่ที่สุดในโลก , สำนักพิมพ์ Plenum Press, นิวยอร์กและลอนดอน, 1994, ISBN 0-306-44763-0- ประกอบด้วยข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับการก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศเค็ก 1

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับหอดูดาว WM Keck

• หอดูดาว WM Keck (เว็บไซต์อย่างเป็นทางการ)
• หอดูดาวเมานาเคอา (เว็บไซต์อย่างเป็นทางการ)
• หอจดหมายเหตุหอดูดาวเค็ก (KOA)
• ห้องปฏิบัติการลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์การปฏิวัติในการออกแบบกล้องโทรทรรศน์เก็บถาวรเมื่อวันที่ 22 ธันวาคม 2017 ที่Wayback Machine
• ภาพถ่ายกล้องโทรทรรศน์ Keck และหอดูดาวอื่นๆ บนภูเขา Mauna Kea จากหนังสือ "A Gentle Rain of Starlight: The Story of Astronomy on Mauna Kea"โดย Michael J. West ISBN 0-931548-99-3.