Kredit gambar: Gemini
Bagi para investor yang mencari hal pasti berikutnya, lapisan perak pada cermin teleskop 8-meter Gemini South mungkin tampak seperti tip-in rahasia orang dalam untuk berinvestasi dalam logam berharga ini untuk keuntungan besar. Namun, ternyata cermin yang sangat besar ini membutuhkan kurang dari dua ons (50 gram) perak, hampir tidak cukup untuk mendaftar di pasar logam mulia. Pengembalian nyata investasi Gemini yang mengkilap adalah cara ia memberikan sensitivitas yang belum pernah terjadi sebelumnya dari tanah ketika mempelajari benda-benda hangat di luar angkasa.
Lapisan baru - yang pertama dari jenisnya yang melapisi permukaan cermin astronomi yang sangat besar - adalah salah satu langkah terakhir dalam menjadikan Gemini teleskop inframerah paling kuat di planet kita. "Tidak ada pertanyaan bahwa dengan pelapisan ini, teleskop Gemini Selatan akan dapat menjelajahi daerah pembentukan bintang dan planet, lubang hitam di pusat galaksi dan benda lain yang telah menghindari teleskop lain sampai sekarang," kata Charlie Telesco dari University of Florida yang berspesialisasi dalam mempelajari daerah pembentukan bintang dan planet di infra merah.
Menutupi cermin Gemini dengan perak menggunakan proses yang dikembangkan selama beberapa tahun pengujian dan eksperimen untuk menghasilkan lapisan yang memenuhi persyaratan ketat dari penelitian astronomi. Insinyur optik utama Gemini, Maxime Boccas yang mengawasi pengembangan pelapisan cermin berkata, "Saya kira Anda dapat mengatakan bahwa setelah beberapa tahun kerja keras untuk mengidentifikasi dan menyetel pelapis terbaik, kami telah menemukan lapisan perak kami!"
Kebanyakan cermin astronomi dilapisi dengan aluminium menggunakan proses penguapan, dan membutuhkan pengulangan setiap 12-18 bulan. Karena cermin Gemini kembar dioptimalkan untuk melihat objek dalam panjang gelombang optik dan inframerah, lapisan yang berbeda ditentukan. Merencanakan dan menerapkan proses pelapisan perak untuk Gemini dimulai dengan desain kamar pelapis selebar 9 meter yang terletak di fasilitas observatorium di Chili dan Hawaii. Setiap pabrik pelapis (awalnya dibangun oleh Royal Greenwich Observatory di Inggris) menggabungkan perangkat yang disebut magnetron untuk "mengacaukan" lapisan pada cermin. Proses sputtering diperlukan ketika menerapkan lapisan multi-lapisan pada cermin Gemini untuk mengontrol secara akurat ketebalan berbagai bahan yang tersimpan di permukaan cermin. Proses pelapisan yang serupa umumnya digunakan untuk kaca arsitektur untuk mengurangi biaya pendingin ruangan dan menghasilkan refleksi estetika dan warna pada kaca pada bangunan, tetapi ini adalah pertama kalinya kaca diterapkan pada cermin teleskop astronomi yang besar.
Lapisan dibangun dalam tumpukan empat lapisan individu untuk memastikan bahwa perak melekat pada dasar kaca cermin dan dilindungi dari unsur-unsur lingkungan dan reaksi kimia. Seperti yang diketahui oleh siapa pun yang menggunakan peranti perak, menodai perak mengurangi pantulan cahaya. Degradasi lapisan yang tidak dilindungi pada cermin teleskop akan berdampak besar pada kinerjanya. Pengujian yang dilakukan di Gemini dengan lusinan sampel cermin kecil selama beberapa tahun terakhir menunjukkan bahwa lapisan perak yang diterapkan pada cermin Gemini harus tetap sangat reflektif dan dapat digunakan selama setidaknya satu tahun antara recoatings.
Selain cermin primer besar, cermin sekunder 1 meter teleskop dan cermin ketiga yang mengarahkan cahaya ke instrumen ilmiah juga dilapisi menggunakan lapisan perak yang dilindungi sama. Kombinasi ketiga pelapis cermin ini serta pertimbangan desain lainnya semuanya bertanggung jawab atas peningkatan dramatis dalam sensitivitas Gemini terhadap radiasi inframerah termal.
Ukuran utama dari kinerja teleskop dalam inframerah adalah emisivitasnya (berapa banyak panas yang dipancarkannya dibandingkan dengan jumlah total yang dapat dipancarkannya secara teoritis) di bagian spektrum termal atau pertengahan-inframerah. Emisi ini menghasilkan kebisingan latar belakang terhadap sumber astronomi yang harus diukur. Gemini memiliki emisivitas termal total terendah dari setiap teleskop astronomi besar di tanah, dengan nilai di bawah 4% sebelum menerima lapisan peraknya. Dengan lapisan baru ini, emisivitas Gemini South akan turun menjadi sekitar 2%. Pada beberapa panjang gelombang, ini memiliki efek yang sama pada sensitivitas dengan meningkatkan diameter teleskop Gemini dari 8 menjadi lebih dari 11 meter! Hasilnya adalah peningkatan yang signifikan dalam kualitas dan jumlah data inframerah Gemini, yang memungkinkan deteksi objek yang seharusnya hilang dalam kebisingan yang dihasilkan oleh panas yang terpancar dari teleskop. Adalah umum di antara teleskop berbasis darat lainnya untuk memiliki nilai emisivitas lebih dari 10%
Prosedur recoating berhasil dilakukan pada tanggal 31 Mei, dan cermin Selatan Gemini yang baru dilapisi telah dipasang kembali dan dikalibrasi dalam teleskop. Insinyur saat ini sedang menguji sistem sebelum mengembalikan teleskop ke operasi penuh. Cermin Gemini North di Mauna Kea akan menjalani proses pelapisan yang sama sebelum akhir tahun ini.
Mengapa perak?
Alasan para astronom ingin menggunakan perak sebagai permukaan pada cermin teleskop terletak pada kemampuannya untuk mencerminkan beberapa jenis radiasi inframerah lebih efektif daripada aluminium. Namun, bukan hanya jumlah cahaya inframerah yang dipantulkan tetapi juga jumlah radiasi yang sebenarnya dipancarkan dari cermin (emisivitas termal) yang membuat perak begitu menarik. Ini adalah masalah yang signifikan ketika mengamati di wilayah pertengahan-inframerah (termal) dari spektrum, yang pada dasarnya adalah studi panas dari ruang angkasa. ? Keuntungan utama perak adalah mengurangi emisi termal total teleskop. Ini pada gilirannya meningkatkan sensitivitas instrumen inframerah pertengahan pada teleskop dan memungkinkan kita untuk melihat benda hangat seperti pembibitan bintang dan planet secara signifikan lebih baik ,? kata Scott Fisher seorang astronom mid-infrared di Gemini.
Keuntungannya ada pada harga. Untuk menggunakan perak, pelapis harus diterapkan dalam beberapa lapisan, masing-masing dengan ketebalan yang sangat tepat dan seragam. Untuk melakukan ini, perangkat yang disebut magnetron digunakan untuk menerapkan pelapisan. Mereka bekerja dengan mengelilingi pelat logam yang sangat murni (disebut target) dengan awan gas plasma (argon atau nitrogen) yang mengetuk atom keluar dari target dan menempatkannya secara seragam di cermin (yang berputar perlahan di bawah magnetron). Setiap lapisan sangat tipis; dengan lapisan perak hanya sekitar 0,1 mikron tebal atau sekitar 1/200 ketebalan rambut manusia. Jumlah total perak yang disimpan di cermin kira-kira sama dengan 50 gram.
Mempelajari Panas yang Berasal dari Luar Angkasa
Beberapa benda paling menarik di alam semesta memancarkan radiasi di bagian inframerah spektrum. Sering digambarkan sebagai "radiasi panas," cahaya inframerah lebih merah dari lampu merah yang kita lihat dengan mata kita. Sumber yang memancarkan dalam panjang gelombang ini dicari oleh para astronom karena sebagian besar radiasi infra merah mereka dapat melewati awan debu gas yang tidak jelas dan mengungkapkan rahasia yang diselimuti oleh pandangan lain. Rezim panjang gelombang inframerah dibagi menjadi tiga wilayah utama, dekat, pertengahan dan jauh inframerah. Near-infrared hanya melampaui apa yang dapat dilihat mata manusia (lebih merah dari red), mid-infrared (sering disebut thermal infrared) mewakili panjang gelombang cahaya yang lebih panjang yang biasanya dihubungkan dengan sumber panas di ruang angkasa, dan far-infrared merupakan daerah yang lebih dingin.
Lapisan perak Gemini akan memungkinkan peningkatan paling signifikan pada bagian inframerah termal spektrum. Studi dalam kisaran panjang gelombang ini meliputi wilayah pembentukan bintang dan planet, dengan penelitian intensif yang berupaya memahami bagaimana tata surya kita terbentuk sekitar lima miliar tahun yang lalu.
Sumber Asli: Siaran Berita Gemini
