Hur bildas planeter? Hur utvecklas galaxer? Och slutligen, hur började själva universum? Ett unikt astronomiskt observatorium som forskare hoppas ska reda ut några av de största mysterierna där ute markerar invigningen den 30 april 2024.
På en höjd av 5 640 meter är University of Tokyo Atacama-observatoriet (TAO), byggt på toppen av ett ökenberg i norra Chile, det högsta astronomiska observatoriet i världen, vilket borde ge det oöverträffad kapacitet, men presenterar några nya utmaningar .
Astronomer kommer att gå igenom allt längre för att få en bättre bild av universum. Går tillbaka hundratals år, några av de första linserna gjordes för teleskop för att föra himlen närmare jorden. Sedan dess har det funnits optiska teleskop med speglar stora som byggnader, radioteleskop med antenn som sträckte sig mellan bergstoppar, och det finns till och med ett rymdteleskop, James Webb Space Telescope, längre än månen. Och nu har Tokyos universitet öppnat ytterligare ett banbrytande teleskop.
TAO är äntligen igång efter 26 års planering och byggande. Det är officiellt det högsta observatoriet i världen och belönades med ett Guinness världsrekord som ett erkännande av det faktum. Beläget i Chiles Atacamaöknen, inte långt från ett annat anmärkningsvärt observatorium som ofta används av astronomer från japanska institutioner, radioteleskopet Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Men varför måste TAO vara så högt upp, och vilka fördelar och nackdelar ger den faktorn?
"Jag försöker belysa universums mysterier, som mörk energi och urstjärnor. För detta måste du se himlen på ett sätt som bara TAO gör möjligt", säger emeritusprofessor Yuzuru Yoshii, som har lett TAO-projektet i 26 år som huvudutredare sedan 1998. "Självklart innehåller det toppmodern optik, sensorer, elektronik och mekanismer, men den unika höga höjden på 5 640 meter är det som ger TAO sådan klarhet i sikten På den höjden finns det lite fukt i atmosfären som påverkar dess infraröda syn.
"Byggandet på toppen av Cerro Chajnantor var en otrolig utmaning, inte bara tekniskt utan också politiskt. Jag har haft kontakt med urbefolkningar för att säkerställa att deras rättigheter och åsikter beaktas, den chilenska regeringen för att få tillstånd, lokala universitet för tekniskt samarbete, och till och med det chilenska hälsoministeriet för att se till att människor kan arbeta på den höjden på ett säkert sätt Tack vare alla inblandade kan forskning som jag bara har drömt om snart bli verklighet, och jag kunde inte vara lyckligare.>
Den otroliga höjden på TAO gör det svårt och farligt för människor att arbeta där. Risken för höjdsjuka är stor, inte bara för byggnadsarbeten, utan även för astronomer som arbetar där, särskilt på natten när vissa symtom kan vara värre. Så frågan är, kommer alla dessa ansträngningar och kostnader att vara värt det? Vilken typ av forskning kommer den att erbjuda det astronomiska samfundet, och i förlängningen, mänsklig kunskap?
"Tack vare höjden och den torra miljön kommer TAO att vara det enda markbaserade teleskopet i världen som tydligt kan se mellaninfraröda våglängder. Denna del av spektrumet är extremt bra för att studera miljöerna runt stjärnor, inklusive planetbildande regioner. ," sade professor Takashi Miyata, chef för Atacama-observatoriet vid Institute of Astronomy och chef för observatoriets konstruktion.
"Eftersom TAO drivs av Tokyos universitet kommer våra astronomer att ha obegränsad tillgång till det under långa tidsperioder, vilket är avgörande för många nya typer av astronomisk forskning som utforskar dynamiska fenomen som är omöjliga att observera med sällsynta observationer från delade teleskop Jag har varit involverad i TAO i över 20 år som astronom, jag är verkligen upphetsad och det verkliga arbetet med att göra observationer är på väg att börja," tillade professor Miyata.
Det finns ett brett utbud av astronomiska frågor som TAO kan bidra till, så forskare kommer att ha olika användningsområden för dess unikt privilegierade instrument. Vissa forskare bidrar till och med till TAO genom att utveckla instrument som är specifika för deras behov.
"Vårt team utvecklade Simultaneous-Color Wide-field Infrared Multi-object Spectrograph (SWIMS), ett instrument som kan observera ett stort område av himlen och samtidigt observera två våglängder av ljus. Detta kommer att tillåta oss att effektivt samla in information om en mångfaldig en rad galaxer, grundläggande strukturer som utgör universum Analys av SWIMS-observationsdata kommer att ge insikt i bildandet av dessa, inklusive utvecklingen av de supermassiva svarta hålen i deras centra, säger assisterande professor Masahiro Konishi.
"Nya teleskop och instrument hjälper naturligtvis till att främja astronomin. Jag hoppas att nästa generation av astronomer använder TAO och andra markbaserade och rymdbaserade teleskop för att göra oväntade upptäckter som utmanar vår nuvarande förståelse och förklarar det oförklarade," fortsatte professor Konishi .
På grund av den relativa tillgängligheten av TAO borde fler unga astronomer kunna använda det än med tidigare generationer av teleskop. Som ett nästa generations teleskop kan TAO erbjuda nya forskartalanger en chans att uttrycka sina idéer på ett sätt som aldrig tidigare varit möjligt.
"Jag använder olika laboratorieexperiment för att bättre förstå den kemiska naturen hos organiskt stoft i universum, vilket kan hjälpa oss att lära oss mer om utvecklingen av material, inklusive de som ledde till skapandet av liv. De bättre astronomiska observationerna av den verkliga varan kan vara, ju mer exakt vi kan återskapa det vi ser med våra experiment på jorden kan TAO hjälpa till mycket när vi observerar organiskt damm i det mellaninfraröda området, säger doktorand Riko Senoo.
"Även om jag i framtiden kommer att kunna använda TAO på distans, kommer jag att vara på plats för att hjälpa till med konstruktionen av vårt specialiserade instrument, Mid-Infrared Multi-field Imager for gaZing at the UnKnown Universe (MIMIZUKU). TAO finns i en avlägsen region som jag aldrig skulle kunna besöka i vardagen, så jag ser mycket fram emot att tillbringa tid där", avslutade Senoo.
Med tiden kommer utan tvekan nuvarande och framtida astronomer att hitta fler och fler sätt att göra banbrytande observationer med TAO. Teamet hoppas att funktionerna som gör den så ny – fjärrstyrningen, de mycket känsliga instrumenten och naturligtvis det faktum att ett högprecisionsteleskop framgångsrikt utvecklats för att fungera i en lågtrycksmiljö – kommer att informera och inspirera designers, ingenjörer och forskare som bidrar till astronomiska observationsanläggningar överallt.
Tillhandahålls av University of Tokyo 
