In de bergketen van San Jacinto, tachtig kilometer ten noorden van San Diego, bevindt zich het Palomar (Duiventil) plateau. Daar staat het instrument dat een groot deel van de astronomische ontdekkingen in de tweede helft van de twintigste eeuw op z'n naam heeft staan: de reusachtige Hale telescoop, met z'n vijftien ton zware spiegel van vijf meter doorsnede.

20 mei 2009

De spiegel van de Hale telescoop had een twee keer zo grote doorsnede als die van z'n voorganger, de Hooker telescoop. De oppervlakte van de spiegel was dus vier keer zo groot, en daarmee ook de verzamelde hoeveelheid licht. En om licht was het de geestelijke vader van dit indrukwekkende instrument, George Ellery Hale, te doen. In 1928, in het aprilnummer van het cultuur- en wetenschapstijdschrift Harpers Magazine, pleitte hij bij het Amerikaanse publiek welsprekend voor de bouw van een reuzentelescoop, om fundamentele vragen over het karakter van het universum te kunnen beantwoorden: "Sterlicht valt op elke vierkante meter van de aarde, en het enige wat we nu kunnen is de stralen verzamelen die op een oppervlak met een doorsnede van twee-en-een-halve meter vallen." Hiermee bedoelde Hale het spiegeloppervlak van de Hooker telescoop, in die tijd de koning onder de instrumenten.

Hale zette zich met niet aflatende energie in voor z'n geesteskind en uiteindelijk werd z'n droom werkelijkheid, met jaren vertraging door de tweede wereldoorlog. Op 26 januari 1949, ruim twintig jaar na de start van het project, zag de Hale telescoop het eerste licht. Waarnemer van dienst die nacht was... Edwin Hubble, de man wiens naam verbonden is aan het instrument dat nu de kroon spant, zij het niet dankzij z'n grootte maar dankzij z'n plaats: in de ruimte. Bijna een halve eeuw lang was de scherpte van de Hale telescoop onovertroffen. Een Russische poging tot de bouw van een zes meter telescoop liep uit op een teleurstelling door een gebrekkige gevormde hoofdspiegel. Op zich is dat opmerkelijk, want Russische opticiens behoren traditioneel tot de beste ter wereld. Pas met de komst van de Keck 1 telescoop in 1993 werden de grenzen aan het waarneembare opnieuw verlegd.

Technologisch gezien was de Hale telescoop een innovatief instrument. Zo is de hoofdspiegel gemaakt van Pyrex, dat u misschien kent van ovenschalen en theeglazen. Pyrex zet maar weinig uit bij verwarming, een eigenschap die zorgt dat uw ovenschalen heel blijven, maar ook dat de spiegel van de Hale telescoop vormvast blijft als de temperatuur varieert. Het gieten van de glasschijf waaruit de spiegel werd geslepen was een verhaal op zich. De eerste schijf mislukte, doordat de mal waarin hij werd gegoten scheurde. De tweede ging beter, maar het afkoelen vergde wel geduld: pas na een aantal maanden was de temperatuur laag genoeg voor transport. Bij het slijpen werd uiteindelijk een nauwkeurigheid bereikt van 0,000.000.025 m (25 nm), een topprestatie bij een dergelijk groot, zwaar voorwerp. Bij zo'n grote telescoop is ook de montering van belang. Om langdurig licht te kunnen verzamelen moet de telescoop nauwkeurig en trillingsvrij tegen de draairichting van de aarde in kunnen roteren, zodat de sterbeelden op z'n plaats blijven. De telescoop werd daarom uitgerust met oliefilmlagers, met andere woorden: deze kolos drijft op een zeer dun laagje olie. Omdat de hoofdspiegel blootgesteld is aan weer en wind, wordt de aluminiumlaag die het licht reflecteert elke twee jaar vervangen.

Achteraf zijn allerhande nieuwe snufjes in de telescoop ingebouwd, zoals adaptieve optiek waarmee de vervorming onstaan door atmosferische turbulentie grotendeels wordt opgeheven en een lucky imaging camera, waarmee uit die weinig vervormde lichtstroom nog eens de beste tijdsfragmenten worden geselecteerd. Nog steeds is de Hale telescoop een geliefd instrument om mee te werken. Wie de machtige koepel betreedt, raakt onder de indruk van dit stille oog op het heelal. Zo ook Allan Sandage, een student van Edwin Hubble, die in 1953 promoveerde aan het California Institute of Technology (CalTech), dat eigenaar was van de Hale telescoop. Zijn waarnemingen betroffen Messier object nr. 3, een sterrenhoop die onder gunstige omstandigheden zelfs met het blote oog te zien is. Aan de hand van gedetailleerde fotografische opnamen met de Hale telescoop ontdekte hij een aantal sterren in deze sterrenhoop, dat veel jonger was dan z'n omgeving. Lange tijd bleef het leeftijdsverschil een raadsel, maar recent zijn er aanwezingen dat het niet gaat om jonge sterren maar om sterren die een facelift, of liever gezegd een "scrub-behandeling" hebben ondergaan. Door ontstuimig contact met de andere sterren in de sterrenhoop zijn de buitenste lagen van deze sterren verdwenen en wat overbleef is een babyhuidje, hoger van temperatuur dan de oude "huid".

M3 is met een verrekijker goed te zien vanaf het platteland of vanuit een buitenwijk, vooral op dit moment, omdat hij betrekkelijk hoog aan de hemel staat (in tegenstelling tot bijvoorbeeld M48 uit astro-blog 25, die vanaf veel plekken verdronk in de lichtvervuiling. U vindt M3 als volgt:

• Kijk als het goed donker is, bijvoorbeeld om 23:00 uur, recht naar boven. Daar vindt u het steelpannetje van de Grote Beer. De ster aan het uiteinde van de steel heet Alkaid.
• Volg de rode lijn in de bovenstaande afbeelding, van Alkaid naar de ster Cor Caroli. Cor Caroli is de helderste ster van het sterrenbeeld Jachthonden (Canes Venatici, zie astro-blog 26).
• Loodrecht op de rode lijn tussen Alkaid en Cor Caroli loopt de rode lijn tussen Cor Caroli en de ster Arcturus in het zuidoosten. Arcturus is één van de helderste sterren aan de nachthemel en maakt deel uit van het knuppelvormige sterrenbeeld Ossenhoeder (Bootes), aangegeven met groene lijnen.
• Doorzoek zorgvuldig het middengebied van de verbindingslijn tussen Cor Caroli en Arcturus, tot u een ster ziet die bij nader inzien meer een vlekje is dan een puntje. Dat is M3. De rode cirkel in de afbeelding is bij benadering het beeldveld van de verrekijker. M3 is in de afbeelding groter en helderder weergegeven dan hij in werkelijkheid is.

Vijf meter telescoopspiegel was er voor nodig om dit minuscule vlekje z'n geheimen prijs te laten geven. Vijf centimeter verrekijkerlens is voldoende om er voor het slapengaan even van te genieten.

JdeH