De eerste astronomische vloeibare spiegeltelescoop ziet het eerste licht in het Devasthal observatorium
In april 2022 is de Internationale Vloeibare Spiegeltelescoop (ILMT; in het Engels : International Liquid Mirror Telescope), die deel uitmaakt van het Devasthal observatorium in het noorden van India, voor het eerst gebruikt om de hemel te observeren. Dit evenement, het “eerste licht” genaamd, is het startsein van deze nieuwe telescoop die ontworpen en gebouwd werd door een internationaal consortium met bijdragen uit België, Canada, India, Polen en Oezbekistan. Het team bevat ook leden van de Koninklijke Sterrenwacht van België, waar Peter De Cat de Belgische drijvende kracht is achter het Belgo-Indische Netwerk voor Astronomie en astrofysica (BINA; in het Engels : Belgo-Indian Network for Astronomy and astrophysics).
Het Devasthal observatorium en zijn telescopen
Figuur 1: Een luchtfoto van het Devasthal observatorium met de ILMT met een grootte van 4 meter (linksonder), de optische telescoop met een grootte van 1,3 meter (rechtsonder) en de DOT met een grootte van 3,6 meter (rechtsboven).
Het Devasthal observatorium is een nieuwe astronomische site in India, gelegen op een hoogte van 2450 meter in de Kumaun-regio van de Himalaya in het district Nainital in de staat Uttarakhand (zie Figuur 1). Het is een uitstekende locatie voor astronomische waarnemingen met een gemiddelde seeing van 1,1 boogseconden en ongeveer 175 fotometrische nachten per jaar. Dit observatorium wordt beheerd door ARIES (het Aryabhatta onderzoeksinstituut voor observatiewetenschappen; in het Engels: Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences) in Nainital (India) en biedt momenteel onderdak aan drie telescopen: een optische telescoop met een grootte van 1.3 meter, de DOT (optische telescoop van Devasthal; in het Engels : Devasthal Optical Telescope) met een grootte van 3.6 meter, en de ILMT met een grootte van 4 meter. De laatste twee zijn zogenaamde “Indo-Belgische” telescopen. Ze zijn allebei gebouwd door AMOS (geavanceerde mechanische en optische systemen; in het Engels : Advanced Mechanical and Optical Systems) en CSL (ruimtecentrum van Luik; in het Frans : Centre Spatial de Liège) in België.
De DOT is een Ritchey-Chrétien-telescoop met een diameter van 3,6 meter die in april 2017 met zijn wetenschappelijke activiteiten begon. Het Federaal Wetenschapsbeleid (BELSPO) investeerde 2.000.000 € in de bouw van de DOT. In ruil voor de financiële steun wordt 7% van de waarneemtijd met de DOT gereserveerd voor projecten die geleid worden door Belgische astronomen. Momenteel zijn er vier instrumenten beschikbaar: IMAGER (voor optische beeldvorming), TIRCAM2 (voor beeldvorming in het nabij-infrarood), ADFOSC (voor beeldvorming en spectroscopie met een lage resolutie) en TANSPEC (voor beeldvorming en spectroscopie met een middelhoge resolutie). Een spectrograaf met een hoge resolutie wordt gebouwd door de Australian Astronomical Optics (AAO) van de Macquarie University (Sydney, Australië) en zou tegen eind 2024 aan de DOT gekoppeld moeten worden.
De ILMT is een zenitale telescoop: een telescoop die enkel gericht kan worden naar het zenith (het hoogste punt aan de hemel op de waarneemlocatie). Het hoofdbestanddeel is een cirkelvormige container met een diameter van 4 meter die gevuld is met ongeveer 50 liter vloeibaar kwik met een gewicht van bijna 700 kg. Het draait snel rond een verticale as met een constante snelheid zodat het vloeibare kwik een parabolisch reflecterend oppervlak van 4 mm dik vormt. De container is bedekt met een dunne laag mylar (een specifieke soort van plastiek) om het vloeibare kwik te beschermen tegen de wind en om te voorkomen dat de giftige dampen van het vloeibare kwik ontsnappen. Het gereflecteerde licht gaat door verschillende lenzen om scherpe beelden te bekomen. Een grote CCD (ladinggekoppelde component; in het Engels : charge-coupled device), die zich in het brandpunt van de spiegel bevindt, heeft een gezichtsveld van 27 bij 27 boogminuten aan de hemel (60 boogminuten komt overeen met een hoek van 1 graad). Een CCD is een chip die de elektromagnetische straling die we van de sterren ontvangen omzet in een elektrische lading om een beeld te creëren. De CCD van de ILMT bestaat uit ongeveer 1,68 miljoen pixels die gerangschikt zijn in 4096 rijen en 4096 kolommen. Het registreert de beelden volgens het principe van tijdvertraging: de kolommen van de CCD worden gealinieerd met de bewegingsrichting van de sterren terwijl de uitleessnelheid van de rijen van de CCD gesynchroniseerd wordt met de rotatiesnelheid van de aarde. Het licht van een hemellichaam wordt daarom opgestapeld zolang het binnen het gezichtsveld blijft (gedurende 102 seconden), waardoor de telescoop uiterst geschikt is om zwakke en diffuse objecten te observeren. Zo kan de ILMT elke nacht een afbeelding maken van een strook van 27 boogminuten van de hemel die boven het Devasthal observatorium passeert.
“De eerste vloeibare spiegeltelescoop die enkel gebruikt zal worden voor astronomische waarnemingen”
Het ILMT-project is een Belgisch initiatief onder leiding van leden van de Universiteit van Luik (ULiège) in samenwerking met partnerinstituten in België, Canada, India, Polen en Oezbekistan. De Koninklijke Sterrenwacht van België (KSB) was betrokken bij het optische ontwerp van de corrector en leverde een financiële bijdrage aan de CCD-camera. De ILMT werd voor de eerste gebruikt voor hemelwaarnemingen in april 2022 [1] [2] (Figuur 2). Na de sluiting van het observatorium voor de moesson (van juni tot september) en een inbedrijfstellingsfase van enkele maanden, zullen de wetenschappelijke waarnemingen van het ILMT naar verwachting begin 2023 van start gaan. Op die manier is de ILMT de tweede grote optische telescoop met een diameter van 3 tot 4 meter die operationeel wordt in het Devasthal observatorium waar Belgische astronomen gebruik van kunnen maken.
Vloeibare spiegeltelescopen zijn veel goedkoper in vergelijking met gewone telescopen van vergelijkbare grootte, waarbij gealuminiseerd glas als reflecterend oppervlak wordt gebruikt. “Het concept van dit soort telescoop is niet nieuw, maar de ILMT is de eerste vloeibare spiegeltelescoop die uitsluitend gebruikt zal worden voor astronomische waarnemingen”, zegt prof. Jean Surdej (ULiège; Universiteit van Poznan, Polen), initiatiefnemer en projectdirecteur van het ILMT-project. Voorgaande vloeibare spiegeltelescopen werden voornamelijk gebruikt voor het volgen van satellieten of militaire doeleinden. De ILMT zal gegevens verzamelen voor (minimaal) vijf jaar, wat het mogelijk maakt om een grondig onderzoek uit te voeren van de fotometrische en astrometrische variabiliteit van de objecten in het ILMT beeldveld. “Deze dataset zal uitermate geschikt zijn om variabele sterren en objecten met vergankelijke fenomenen te zoeken en te bestuderen, maar we bevinden ons in een gunstige positie omdat de DOT kan ingeschakeld worden om op een efficiënte manier aanvullende gegevens te verzamelen die nodig zijn voor diepgaande studies van dit soort objecten”, legt Peter De Cat (ROB) uit. Hij is de Belgische leider van BINA: een netwerk dat in 2016 opgericht werd om de samenwerking tussen Belgische en Indiase instituten te bevorderen met als doel om ten volle gebruik te maken van de DOT, ILMT en andere telescopen die via deze samenwerkingen toegankelijk zijn. Het wordt ondersteund door BELSPO in België en DST (Internationale Divisie, Departement Wetenschap en Technologie; in het Engels: International Division, Department of Science and Technology) in India. “Nu de ILMT klaar is, kan BINA eindelijk op volle toeren beginnen draaien”, voegt hij eraan toe.
Figuur 2: Eén van de eerste beelden van de ILMT, bestaande uit een superpositie van drie afzonderlijke waarnemingen in drie verschillende kleuren van een klein deel van de sterrenhemel met daarin het sterrenstelsel NGC 4274 (rechterbovenhoek).
Het Devasthal observatorium heeft het potentieel om een toonaangevende astronomische site ter wereld te worden, met veel nieuwe waarnemings- en onderzoeksmogelijkheden voor Belgische astronomen.
[1] https://dst.gov.in/unique-liquid-mirror-telescope-sees-first-light-indian-himalayas < /br>
[2] https://www.news.uliege.be/cms/c_16308254/fr/l-uliege-a-l-origine-d-un-telescope-unique-a-miroir-liquide-dans-l-himalaya-indien