Harvard – Smithsonian Center for Astrophysics - Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Centrum pro astrofyziku | Harvard a Smithsonian
CfA Horizontální RGB.png
Centrum pro astrofyziku na Harvard.jpg
Centrum pro astrofyziku | Sídlo Harvard & Smithsonian (CfA) v Cambridge, Massachusetts . CfA, známá jako „Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics“ od svého založení v roce 1973, přejmenovala svůj současný název v roce 2018.
Zkratka Srov
Založeno 1973
Účel Výzkum v astronomii , astrofyzice , Zemi a vesmírných vědách
Hlavní sídlo 60 Garden Street, Cambridge, Massachusetts , Spojené státy americké
Ředitel
Charles R. Alcock
Personál
850+
webová stránka www .cfa .harvard .edu
Dříve nazýván
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) je astrofyzikální výzkumný ústav společně provozovaný observatoří Harvard College a Smithsonian Astrophysical Observatory . Společnost CfA, založená v roce 1973 se sídlem v Cambridgi v Massachusetts , vede široký program výzkumu v astronomii , astrofyzice , vědách o Zemi a vesmíru a také v přírodovědném vzdělávání . CFA buď kabely nebo se podílí na rozvoji a činnost více než patnáct pozemními a vesmírných astronomické výzkumných observatoře přes elektromagnetického spektra , včetně nadcházejícího Giant Magellan Telescope (GMT) a Chandra X-ray observatoře , jeden z NASA ' s Velké observatoře .

CfA, která hostí více než 850 vědců, inženýrů a pomocného personálu, patří k největším astronomickým výzkumným ústavům na světě. Její projekty zahrnovaly pokroky v oblasti kosmologie a astrofyziky oceněné Nobelovou cenou , objev mnoha exoplanet a první obraz černé díry . CfA také hraje významnou roli v globální komunitě pro výzkum astrofyziky : CfA's Astrophysics Data System (ADS), například, byl univerzálně přijat jako světová online databáze astronomických a fyzikálních prací. CfA, známá po většinu své historie jako „Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics“, přejmenovala v roce 2018 na své současné jméno ve snaze reflektovat svůj jedinečný status společné spolupráce mezi Harvardskou univerzitou a Smithsonian Institution . Současným ředitelem CfA (od roku 2004) je Charles R. Alcock , který je nástupcem Irwina I. Shapira (ředitel od roku 1982 do roku 2004) a George B. Field (ředitel od roku 1973 do roku 1982).

Historie CfA

Centrum pro astrofyziku | Harvard & Smithsonian není formálně nezávislou právní organizací, ale spíše institucionální entitou provozovanou podle Memoranda o porozumění mezi Harvardskou univerzitou a Smithsonian Institution . Tato spolupráce byla formalizována 1. července 1973 s cílem koordinovat související výzkumné činnosti observatoře Harvard College (HCO) a Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) pod vedením jediného ředitele a sídlit ve stejném komplexu budovy v areálu Harvardu v Cambridge, Massachusetts . Historie CfA je tedy také historií dvou plně nezávislých organizací, které ji tvoří. S celkovou životností více než 300 let byly HCO a SAO hostitelem hlavních milníků astronomické historie, které předcházely založení CfA. Níže jsou stručně shrnuty.

Historie Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO)

Samuel Pierpont Langley , třetí tajemník Smithsonian , založil Smithsonian Astrophysical Observatory na jižním dvoře Smithsonian Castle (na US National Mall ) 1. března 1890. Prvotním, primárním účelem astrofyzikální observatoře bylo „ zaznamenat částku a charakter slunečního tepla “. Charles Greeley Abbot byl jmenován prvním ředitelem SAO a observatoř provozovala sluneční teleskopy, aby denně měřila intenzitu Slunce v různých oblastech optického elektromagnetického spektra . Přitom observatoř Abbotovi umožnila provést kritická vylepšení sluneční konstanty a také náhodně objevit sluneční variabilitu . Je pravděpodobné, že raná historie SAO jako sluneční observatoře byla součástí inspirace logem Smithsonian „sunburst“, navrženého v roce 1965 Crimildou Pontes .

V roce 1955 se vědecká centrála NKÚ přestěhovala z Washingtonu, DC do Cambridge, Massachusetts, aby se přidružila k observatoři Harvard College (HCO). Novým ředitelem NKÚ byl jmenován Fred Lawrence Whipple , tehdejší předseda Harvardského astronomického oddělení. Vztah spolupráce mezi SAO a HCO proto předchází oficiálnímu vytvoření CfA o 18 let. Přesun NKÚ do areálu Harvardu také vedl k rychlému rozšíření jeho výzkumného programu. Poté, co v roce 1957 vypustil Sputnik (světově první satelit vyrobený lidmi), přijal NKÚ národní výzvu k vytvoření celosvětové sítě pro sledování satelitů, která spolupracuje s americkým letectvem na projektu Project Space Track .

S vytvořením NASA v následujícím roce a během Vesmírného závodu vedl SAO velké úsilí ve vývoji oběžných drah na oběžné dráze a velkých pozemních dalekohledů , laboratorní a teoretické astrofyziky a také v aplikaci počítačů na astrofyzikální problémy.

Historie observatoře Harvard College (HCO)

Harvard College Observatory , circa 1899. Harvard Square a City of Boston jsou ve vzdálené pozadí. Většina kupolí dalekohledů v popředí již nestojí, ale největší kopule v pravém horním rohu fotografie, na které je umístěn „Velký refraktor“ z roku 1847, stále zůstává. Velký refraktor byl největším teleskopem ve Spojených státech do roku 1867. Byl to první dalekohled, který pořídil fotografický obraz Měsíce .
Na Harvard College Observatory "Počítače", stojí v přední části budovy C na Harvard College Observatory , 13. května, 1913. The Center for Astrophysics existuje v tomto stejném místě dnes. Zadní řada (L až R): Margaret Harwood (zcela vlevo), Mollie O'Reilly, Edward C. Pickering , Edith Gill, Annie Jump Cannon , Evelyn Leland (za Cannon), Florence Cushman , Marion Whyte (za Cushman), Grace Brooks. Přední řada : Arville Walker, neznámý (možná Johanna Mackie), Alta Carpenter, Mabel Gill, Ida Woods .

Částečně v reakci na obnovený zájem veřejnosti o astronomii po návratu Halleyovy komety v roce 1835 byla observatoř Harvard College založena v roce 1839, kdy Harvardská korporace jmenovala Williama Cranche Bonda jako „ astronomického pozorovatele na univerzitě“ . Během prvních čtyř let provozu se hvězdárna nacházela v domě Dana-Palmera (kde bydlel i Bond) poblíž Harvardského dvora a skládala se z více než tří malých dalekohledů a orloje. Harvardský prezident Josiah Quincy III ve své knize z roku 1840 vyprávějící o historii vysoké školy poznamenal, že „... je hledán zrcadlící dalekohled ekvatoriálně namontovaný ...“ . Tento dalekohled, 15palcový „Velký refraktor“, se otevřel o sedm let později (v roce 1847) na vrcholu Observatory Hill v Cambridge (kde existuje dodnes, je umístěn v nejstarším komplexu budov CfA). Dalekohled byl největší ve Spojených státech od roku 1847 do roku 1867. William Bond a průkopníkem fotograf John Adams Whipple používá Velkou refraktor vyrábět první jasný daguerrotypie z Měsíce (vítězných jim ocenění na 1851 velké výstavy v Londýně). Bond a jeho syn George Phillips Bond (druhý ředitel HCO) pomocí něj objevili 8. měsíc Saturnu, Hyperion (který byl také nezávisle objeven Williamem Lassellem ).

Pod ředitelstvím Edwarda Charlese Pickeringa v letech 1877 až 1919 se hvězdárna stala největším světovým producentem hvězdných spekter a magnitud, založila pozorovací stanici v Peru a aplikovala metody hromadné produkce na analýzu dat . Během této doby se HCO stalo hostitelem řady významných objevů v astronomické historii , poháněných takzvanými „ počítači “ observatoře (ženy najaté Pickeringem jako kvalifikované pracovnice na zpracování astronomických dat). Mezi tyto „počítače“ patřily Williamina Fleming , Annie Jump Cannon , Henrietta Swan Leavitt , Florence Cushman a Antonia Maury , všechny dnes široce uznávané jako hlavní postavy vědecké historie . Henrietta Swan Leavitt například objevila takzvaný vztah mezi periodou a svítivostí u proměnných hvězd klasického cefeidu a založila první hlavní „ standardní svíčku “, pomocí které se měří vzdálenost galaxií . Tento objev, kterému se nyní říká „ Leavittův zákon “, je považován za jeden z nejzákladnějších a nejdůležitějších v historii astronomie ; astronomové jako Edwin Hubble například později použijí Leavittův zákon, aby zjistili, že se vesmír rozpíná , což je primární důkaz modelu Velkého třesku .

Po Pickeringově důchodu v roce 1921 připadlo ředitelství HCO Harlow Shapleyové (hlavní účastnici takzvané „ velké debaty “ roku 1920). Tuto éru hvězdárny proslavila práce Cecelie Payne-Gaposchkin , která se stala první ženou, která získala doktorát z astronomie na Radcliffe College (kousek od observatoře). Payne-Gapochkinova práce z roku 1925 navrhla, aby hvězdy byly složeny převážně z vodíku a hélia , což byla v té době myšlenka směšná. Mezi Shapleyovým působením a vznikem CfA řídila observatoř Donald H. Menzel a poté Leo Goldberg , oba udržovali široce uznávané programy ve sluneční a hvězdné astrofyzice. Menzel hrál hlavní roli při povzbuzování Smithsonianské astrofyzikální observatoře, aby se přestěhovala do Cambridge a těsněji spolupracovala s HCO.

Společná historie jako Centrum pro astrofyziku (CfA)

Společná nadace pro to, co by nakonec vedlo k Centru pro astrofyziku, začala přesunem NKÚ do Cambridge v roce 1955. Fred Whipple , který již byl předsedou Harvardského astronomického oddělení (od roku 1931 sídlil v HCO), byl jmenován novým ředitelem NKÚ v začátek této nové éry; raný test modelu pro jednotné ředitelství napříč HCO a SAO. Následujících 18 let by se tyto dva nezávislé subjekty stále více sbližovaly a fungovaly efektivně (ale neformálně) jako jedno velké výzkumné centrum.

Tento společný vztah byl formalizován jako nové Harvardsko -Smithsonianské centrum pro astrofyziku 1. července 1973. George B. Field , tehdy přidružený k Berkeley , byl jmenován jeho prvním ředitelem. Ve stejném roce byl vytvořen nový astronomický časopis „CfA Preprint Series“ a přístroj CfA/SAO létající na palubě Skylabu objevil koronální otvory na Slunci. Založení CfA se také shodovalo se zrodem rentgenové astronomie jako nového, významného oboru, kterému ve svých raných letech do značné míry dominovali vědci CfA. Riccardo Giacconi , považovaný za „otce rentgenové astronomie“, založil v rámci nové CfA divizi astrofyziky vysokých energií přesunutím většiny své výzkumné skupiny (tehdy v Amerických vědách a inženýrství ) do SAO v roce 1973. Tato skupina později přešla v roce 1976 spustit Einsteinovu observatoř (první zobrazovací rentgenový dalekohled ) a nakonec vést návrhy a vývoj toho, co by se stalo rentgenovou observatoří Chandra . Chandra , druhá z velkých observatoří NASA a stále nejvýkonnější rentgenový teleskop v historii, pokračuje v operacích i dnes jako součást rentgenového centra CfA Chandra . Giacconi později získal Nobelovu cenu za fyziku v roce 2002 za svou základní práci v rentgenové astronomii.

Krátce po zahájení Einsteinovy observatoře získal Steven Weinberg CfA za práci na elektroslabém sjednocení Nobelovu cenu za fyziku v roce 1979 . V následujícím desetiletí byl zahájen průlomový průzkum CfA Redshift Survey (první pokus zmapovat strukturu vesmíru ve velkém měřítku ) a také vydání „Field Report“, velmi vlivného dekadálního průzkumu astronomie a astrofyziky, kterému předsedá odcházející ředitel CfA George Field . V roce 1982 jej nahradí Irwin Shapiro , který během svého působení ve funkci ředitele (1982 až 2004) dohlížel na rozšíření pozorovacích zařízení CfA po celém světě, včetně nově pojmenované observatoře Fred Lawrence Whipple Observatory , Infračervený dalekohled (IRT) na palubě Space Shuttle , 6,5metrový dalekohled s více zrcadly (MMT), satelit SOHO a vypuštění Chandry v roce 1999. Objevy vedené CfA v celém tomto období zahrnují kanonickou práci na Supernově 1987A , „ Velké zdi CfA2 “ (tehdy největší známá koherentní struktura ve vesmíru), dosud nejlepší důkaz supermasivních černých děr a první přesvědčivý důkaz pro extrasolární planetu .

V 80. letech 20. století také CfA hraje zřetelnou roli v historii počítačových věd a internetu: v roce 1986 začal SAO vyvíjet SAOImage, jednu z prvních světově dostupných aplikací na bázi X11 (její nástupce DS9 zůstává nejrozšířenějším celosvětově používal astronomický prohlížeč obrázků FITS ). Během této doby vědci a vývojáři softwaru v CfA také začali pracovat na tom, co by se stalo Astrophysics Data System (ADS), jednou z prvních online databází výzkumných prací na světě . V roce 1993 ADS provozoval první rutinní transatlantické dotazy mezi databázemi, což je dnes základním aspektem internetu.

CfA dnes

První obraz fotonové kruhu části černé díry ( M87 * ), snímaný Event Horizon dalekohled . CfA hraje v projektu ústřední roli.

Výzkum na CfA

Charles Alcock , známý řadou významných prací spojených s masivními kompaktními objekty halo , byl v roce 2004 jmenován třetím ředitelem CfA. Dnes je Alcock v zámoří jedním z největších a nejproduktivnějších astronomických ústavů na světě s více než 850 zaměstnanci a roční rozpočet přesahuje 100 milionů USD . Harvardské astronomické oddělení sídlící v rámci CfA udržuje nepřetržitý doplněk přibližně 60 doktorandů , více než 100 postdoktorandských výzkumných pracovníků a zhruba 25 bakalářských oborů astronomie a astrofyziky z Harvard College . SAO mezitím pořádá dlouhodobý a vysoce hodnocený program REU Summer Intern a mnoho hostujících postgraduálních studentů. CfA odhaduje, že zhruba 10% profesionální komunity astrofyziků ve Spojených státech tam strávilo alespoň část své kariéry nebo vzdělání.

CfA je buď vedoucím nebo hlavním partnerem v operacích Fred Lawrence Whipple Observatory , Submillimeter Array , MMT Observatory , South Pole Telescope , VERITAS a řady dalších menších pozemních dalekohledů . Strategický plán CfA na období 2019–2024 zahrnuje stavbu obřího magellanovského dalekohledu jako hlavní priority centra.

Spolu s Chandra X-ray Observatory , CFA hraje klíčovou roli v řadě vesmírných dalekohledů, včetně nedávno zahájené Parker Solar Probe , Kepler vesmírného teleskopu , na Solar Dynamics Observatory (SDO) , a Hinode . CfA, prostřednictvím Smithsonian Astrophysical Observatory, nedávno hrála hlavní roli v rentgenové observatoři Lynx, studii koncepce velké mise financované NASA, která byla zadána jako součást Dekadálního průzkumu astronomie a astrofyziky 2020 („Astro2020“). Pokud by byla spuštěna, Lynx by byl dosud nejmocnější rentgenovou observatoří , která by umožnila pokroky v řádu schopností nad Chandrou .

SAO je jedním ze 13 institutů zúčastněných stran pro Board Board Telescope Event Horizon a CfA hostí své Array Operations Center. V roce 2019 projekt odhalil první přímý obraz černé díry. Výsledek je široce považován za triumf nejen pozorovací astronomie , ale také jejího průniku s teoretickou astrofyzikou . Spojení pozorovacích a teoretických podoborů astrofyziky je hlavním zaměřením CfA od jejího založení.

V roce 2018 přejmenovala CfA svůj oficiální název na „Centrum pro astrofyziku | Harvard & Smithsonian“ ve snaze reflektovat jeho jedinečný status společné spolupráce mezi Harvardskou univerzitou a Smithsonian Institution . Dnes CfA dostává zhruba 70% svých finančních prostředků od NASA , 22% od federálních fondů Smithsonian a 4% od National Science Foundation . Zbývající 4% pochází od přispěvatelů, včetně amerického ministerstva energetiky , nadace Annenberg Foundation a dalších darů a dotací.

Organizační struktura

Výzkum v rámci CfA je organizován do šesti divizí a sedmi výzkumných center:

Vědecké divize v rámci CfA

Centra hostovaná na CfA

CfA je také hostitelem katedry astronomie na Harvardské univerzitě, velkých centrálních technických a výpočetních zařízení, odboru pro vědecké vzdělávání, knihovny Johna G. Wolbacha, největší světové databáze astronomických a fyzikálních prací (ADS) a největší světové sbírky astronomických fotografických desek.

Observatoře provozované za účasti CfA

Pozemní observatoře

Vesmírné observatoře a sondy

Plánované budoucí observatoře

Viz také

Reference

externí odkazy

Souřadnice : 42,38146 ° N 71,12837 ° W 42 ° 22'53 "N 71 ° 07'42" W /  / 42,38146; -71,12837