マクドナルド天文台：暗黒エネルギーを求めて

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マクドナルド天文台の大きな望遠鏡のドーム。左上にあるホビーエバリー望遠鏡のドームは、ファウルケス山の上にあります。フォアグラウンドでは、オットーシュトルーベ望遠鏡のドームが左側に、ハーランJ.スミス望遠鏡が右側にマウントロックの頂上にあります。

（画像：©マクドナルド天文台）

マクドナルド天文台は、テキサスに拠点を置く天文サイトで、80年以上にわたって研究と教育に多大な貢献をしてきました。

テキサス大学オースティン校が管理するマクドナルド天文台には、テキサス州西部のデイビス山脈の一部であるロック山とファウルケスの海抜6791フィート（2070メートル）の高さに約450マイル（724キロメートル）オースティンの西。マクドナルドは、「米国本土の専門の天文台で最も暗い夜空を楽しんでいる」と、ニュースリリース展望台80周年記念として発行されました。

マクドナルドには、世界最大の光学望遠鏡の1つである、幅36フィート（11メートル）のミラーを備えたホビーエバリー望遠鏡があります。

ビジターセンターでは、グラウンドと大きな望遠鏡の日中ツアー、日中の太陽の観察、屋外円形劇場での夕暮れプログラム、望遠鏡の観察ができる夜間のスターパーティーを提供しています。

天文台は、全国の300以上のラジオ局で放送される毎日のStarDateプログラムでも知られています。

展望台の贈り物

1926年に亡くなったテキサス州パリ出身の銀行家、ウィリアムジョンソンマクドナルドの遺言を開いたとき、テキサス大学の摂政は驚いた。。テキサス州歴史協会によると、法廷での手続きが完了した後、約850,000ドル（今日では1100万ドルに相当）が手に入りました。

同協会は、「マクドナルドは、天文台が天気予報を改善し、農民が仕事を計画するのに役立つと考えていたと言われている」と述べた。

しかし、マクドナルドの願いが実現する前に克服すべき2つの大きな課題がありました。まず、その資金は天文台を建てるには十分でしたが、それを運営するには十分ではなかったので、大学はより多くの資金を獲得する必要がありました。第2に、当時、テキサス大学の学部には天文学者はいなかったため、宇宙専門家のチームを採用する必要がありました。

幸いにも、シカゴ大学には、大学の屈折型望遠鏡であるヤークス天文台に加えて、別の望遠鏡を探す天文学者がいました。そのため、2つの大学の学長が契約を結びました。テキサス大学が新しい展望台を建設し、シカゴ大学がそれを運用する専門家を提供します。

マクドナルド天文台の望遠鏡

マクドナルドの最初の主要な望遠鏡-後に天文台の最初のディレクターにちなんでオットーシュトルーベ望遠鏡と名付けられました-は1939年に完成し、現在も使用されています。その主鏡は直径82インチ（2.08メートル）です。シュトルーベ望遠鏡の主な目的の1つは、星やその他の天体からの光の正確な色を分析し、それらの化学組成、温度、およびその他の特性を決定することでした。これを行うために、望遠鏡は、別の部屋で、一連の鏡を通して分光器（光を構成要素の色に分離する器具）に光を送るように設計されました。これには、望遠鏡をワーナー＆スウェイジー社によって設計および製造された奇妙に見える軸とカウンターウェイトの配置に取り付ける必要がありました。「重いスチール製の取り付けと黒の半分開いたフレームワークを備えたストルーブは、単なる科学機器ではなく、芸術作品です」展望台のウェブサイトは言う.

シュトルーベ望遠鏡は、天文学者が土星の月タイタンの大気の最初の証拠を集めるのを助けました。シュトルーベ自身の支援を受けたジェラールカイパーは、1944年に太陽系の最大の月を調べているときに手がかりを見つけました。カイパーは、天体物理ジャーナル.

1956年、シカゴ大学の要請により、36インチ（0.9 m）のミラーを備えた反射望遠鏡がマクドナルドサイトに追加されました。地元で採石された岩とシュトルーベ望遠鏡のドームから残った金属で作られたドームに収容されたこの装置は、主に星の明るさの変化を測定するために設計されました。現在は専門家の研究には使用されていませんが、特別なパブリックビューイングナイトに定期的に使用されています。

NASAは、主鏡が横107インチ（2.7 m）のハーランJ.スミス望遠鏡を作成して、宇宙船のミッションに備えて他の惑星を調べました。 1968年に最初の光を見たとき、世界で3番目に大きな望遠鏡でした。

1969年から1985年まで、スミス望遠鏡は、アポロ宇宙飛行士が月面に残した特別な反射鏡にレーザー光を向けるためにも使用されました。反射光が地球に戻るのに必要な時間を測定することで、天文学者は1.2インチ（3センチメートル）の精度で月の距離を測定できます。これらの測定値は、地球の自転速度、月の組成、月の軌道の長期的な変化、アルバートアインシュタインの一般相対性理論によって予測された小さな影響など、重力自体の挙動を理解するのに役立ちます。

スミス望遠鏡が建設されていたとき、主石英鏡の中心に円形の穴が開けられ、望遠鏡の後ろにある器具に光が通過できるようにしました。切り出された石英ディスクは、別の望遠鏡用に横30インチ（0.8 m）の新しいミラーにされました。この機器は1970年に近くに建てられ、単に0.8メートルの望遠鏡として知られていますが、非常に広い視野という利点があります。

マクドナルド最大の望遠鏡

今日、マクドナルドの巨人はホック・エバリー望遠鏡（HET）であり、隣接するファウルケス山にあり、ロック山の元のドーム群からほぼ1マイル（1.3 km）です。 HETは、テキサス大学オースティン校、ペンシルベニア州立大学、およびドイツの2つの大学、ルートヴィヒマクシミリアン大学ミュンヘン、およびゲオルグアウグスト大学ゲッティンゲンの共同プロジェクトです。

HETは1997年に献身し、クラシックなシュトルーベ楽器とは際立った技術的コントラストを示しています。 HETのメインミラーは、ガラスや石英の1枚ではなく、91の個別に制御された六角形のセグメントの配列で、幅36フィート（11 m）のハニカム状の反射領域を作ります。メインドームの横にあるキノコ型のタワーには、ミラーセグメントを狙って位置合わせをテストおよび調整するためのレーザーが含まれています。

HETのもう1つの注目すべき特徴は、望遠鏡が回転してコンパスの方向を指すことはできますが、上または下に傾けて空の異なる高さを指すことはできません。代わりに、メインミラーは水平線から55度上を指す固定角度でサポートされます。正確に制御されたトラッキングサポートにより、集光機器がメインミラーの上のさまざまな場所に移動します。これにより、わずかに異なる空の部分を狙う効果があります。このユニークでシンプルな設計により、HETはそのサイズの従来の望遠鏡の数分の1のコストで構築でき、その場所から見える空の70％にアクセスできます。

HETは主に分光法のために設計されました。分光法は、宇宙物体の動きの測定、銀河までの距離の決定、ビッグバン以来の宇宙の歴史の発見など、現在の研究分野における重要な方法です。

居住可能な惑星と暗黒エネルギー

2017年、HETは再編集された 4,000万ドルのアップグレード後。トラッキングシステムは、メインミラーをより多く使用し、より広い視野を持つ新しいユニットに交換されました。そして、新しいセンシング機器が誕生しました。

新しい機器の1つは、米国国立標準技術研究所と共同で構築されたHabitable Zone Planet Finder（HPF）です。 HPFは、近くの涼しい赤い矮星からの赤外線を研究するために最適化されていると、発表展望台から。これらの星は寿命が長く、それらの近くを周回する惑星に安定したエネルギーを提供できます。 HPFは、星の半径速度の正確な測定を可能にします。これは、新しい惑星の発見と確認において重要な情報である、軌道を回る惑星によって引っ張られるときの星のスペクトルの色の微妙な変化によって測定されます。

別のフロンティアを前進させているのは、ホビー-エバリー望遠鏡ダークエネルギー実験（HETDEX）です。宇宙の膨張を押し進める不思議な力を探す最初の主要な実験として請求されたHETDEXは、すべての問題のほぼ4分の3を構成するものを教えてくれます。宇宙のエネルギー。重力の法則が正しいかどうかがわかり、宇宙が生まれたビッグバンに関する新しい詳細が明らかになります。」 HETDEX プロジェクトのウェブサイトと言います。

暗黒エネルギー探索の重要な技術は、望遠鏡の横に取り付けられ、望遠鏡から来る35,000本の光ファイバーを介して光を受け取る156個の分光器のセットであるVisible Integral-Field Replicable Unit Spectrographs（VIRUS）です。望遠鏡を共有する同一の機器のこのパッケージにより、HETは一度に数百の銀河を観測し、それらの光が自分の運動と宇宙の膨張によってどのように影響を受けるかを測定できます。

HETDEXは、約3年間かけて最低100万個の銀河を観測し、さまざまな期間における宇宙の膨張率を示す大きな地図を作成します。宇宙が成長する速さの変化は、暗黒エネルギーに違いをもたらす可能性があります。

空を暗く保つ

2019年に、マクドナルド天文台は、石油とガスの探査および生産会社であるApache Corp.から、天文学の研究への支援としての天然資源としての暗い空の価値の認識を促進するための助成金を受け取りました。贈り物は、教育プログラム、アウトリーチイベント、および展望台のビジターセンターでの新しい展示品の資金となります。展望台の発表、Apacheは、掘削サイトと関連施設の照明を調整してシールドすることにより、テキサス州西部の他の企業のモデルとして機能しました。

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