Vain liikaa on tarpeeksi
Otsikko vastaa kuulemani mukaan autoharrastajien näkemystä riittävästä hevosvoimamäärästä. Saman voisi kuvitella pätevän myös tähtitieteilijöiden käsityksiin kaukoputken sopivasta koosta: mitä suurempi pääpeili, sitä parempi havaintolaite.
Ja nimenomaan pääpeili: linssikaukoputket hävisivät kisan jo yli vuosisata sitten. Ongelmana on se, että linssissä pitää olla molemmin puolin tarkasti hiottu pinta. Linssin muoto ei myöskään saa muuttua kaukoputken kääntyillessä eri suuntiin tai kuva vääristyy. Metriä suurempi linssi ei pysy kunnolla kuosissaan.
Peilikaukoputken pääpeilissä sen sijaan tarvitaan vain yksi tarkkaan hiottu pinta: valo ei kulje peilin läpi, vaan ainoastaan heijastuu sen pinnasta. Lisäksi peiliä voidaan tukea sen takaa. Siksi peilin koolla ei ole yhtä kriittistä ylärajaa kuin linssillä.
Rajansa peilin koollakin silti on. Yhdestä kappaleesta hiotun peilin riesana on vaihteleva ulkoilman lämpötila. Tähtitorneissa on sama lämpötila kuin ulkosalla tai muuten kupoliin muodostuisi häiritseviä ilmavirtauksia.
Ideaalisti myös pääpeilin lämpötilan pitää olla sama. Jos peili on kovin suuri, sen jäähtyminen ja lämpeneminen kestää niin kauan, että ulkoilman ja tähtitornin lämpötila ehtii taas muuttua. Kuva ei ole koskaan vakaa.
Vaikka kaukoputken peilissä olisi lämpötilan tasaantumista edistävä ”hunajakennorakenne”, joka pienentää myös sen massaa, käytännössä läpimitan yläraja on kahdeksan metriä. Tai ainakin suurimmat ”monoliittiset”, yksittäisestä pääpeilistä rakentuvat kaukoputket ovat sen kokoisia.
Suurimmat kaukoputket ovat kuitenkin kymmenen metrin luokassa: Hobby-Eberle-teleskoopin peili on läpimitaltaan yhdeksän metriä, tuplana toteutetut Keck-teleskoopit ja Gran Telescopio Canarias ovat kymmenmetrisiä, SALT-teleskooppi peräti 11-metrinen.
Mitenkäs se on mahdollista?
Niiden peilit on tehty osista. Parin metrin läpimittaisista kuusikulmaisista paloista kootulla mosaiikkipeilillä vältetään sekä lämpötila- että muodonmuutosongelmat. Peilinpaloista voidaan tehdä vain muutaman sentin paksuissa, jolloin ne jäähtyvät ja lämpenevät hyvin nopeasti.
Ohut peili muuttaa helposti muotoaan, mutta jokainen peili on tuettu tietokoneohjatulla mekanismilla, joka tarkkailee ja säätää niitä kaiken aikaa, jolloin mosaiikkipeili säilyttää kokonaisuudessaan oikean muotonsa.
Vaikka kaikki suurimmat peilikaukoputket ovat kooltaan kymmenen metrin luokkaa, sekään ei ole vielä maksimi. Parhaillaan rakennetaan 39-metristä kaukoputkea, jonka mosaiikkipeilissä on 798 palasta.
Euroopan eteläinen observatorio ESO pystyttää Chileen Cerro Armazones -vuorelle jättimäisen European Extremely Large Telescopen, joka epäilemättä tulee saamaan jossain vaiheessa hieman vetävämmän nimen.
Vain liikaa on todellakin tarpeeksi, mutta syynä ei ole se, että eri observatorioiden tähtitieteilijät pääsisivät kansainvälisissä kokouksissa elvistelemään yhä isommilla kaukoputkilla. Toisaalta tehosta tässä on kyse siinä missä muskeliautojenkin kohdalla.
Mitä suurempi kaukoputken peili on, sitä enemmän se kerää taivaan kohteista tulevaa valoa. Kun ESOn E-ELT vuoden 2024 paikkeilla valmistuu, sillä päästään kohteisiin, joiden kirkkaus on alle miljardisosa himmeimpien paljain silmin näkyvien tähtien kirkkaudesta.
Vanhat tutut maailmankaikkeuden kohteet näkyvät entistä paremmin ja niistä saadaan entistä enemmän ja entistä tarkempaa tietoa. Samalla löytyy uusia, aiemmin näkymättömiä kohteita, jotka kertovat maailmankaikkeuden alkuvaiheista, miljardeja vuosia kestäneestä kehityksestä ja nykytilasta – joskin ”nykytila” on suhteellinen käsite, kun lähimmät naapurigalaksimmekin näkyvät sellaisina kuin ne olivat yli 100 000 vuotta sitten.