Observatório Astronômico (Universidade de Illinois Urbana-Champaign) - Astronomical Observatory (University of Illinois Urbana-Champaign)

Observatório Astronômico da Universidade de Illinois
Astronomical Observatory University of Illinois em Urbana-Champaign from north.jpg
(2013)
Astronomical Observatory (University of Illinois Urbana-Champaign) está localizado em Illinois
Observatório Astronômico (Universidade de Illinois Urbana-Champaign)
Astronomical Observatory (University of Illinois Urbana-Champaign) está localizado nos Estados Unidos
Observatório Astronômico (Universidade de Illinois Urbana-Champaign)
Localização 901 S. Mathews Ave.
Urbana, Illinois
Coordenadas 40 ° 6′18,9 ″ N 88 ° 13′34,1 ″ W / 40,105250 ° N 88,226139 ° W / 40.105250; -88,226139 Coordenadas: 40 ° 6′18,9 ″ N 88 ° 13′34,1 ″ W / 40,105250 ° N 88,226139 ° W / 40.105250; -88,226139
Construído 1896
Arquiteto Charles A. Gunn
Estilo arquitetônico Observatório , Renascimento Colonial
Nº de referência NRHP  86003155
Datas significativas
Adicionado ao NRHP 6 de novembro de 1986
NHL designado 20 de dezembro de 1989

O Observatório Astronômico da Universidade de Illinois , localizado na 901 S. Mathews Avenue em Urbana, Illinois , no campus da Universidade de Illinois Urbana-Champaign , foi construído em 1896 e foi projetado por Charles A. Gunn . Ele está listado no Registro Nacional de Locais Históricos desde 6 de novembro de 1986 e, em 20 de dezembro de 1989, foi designado Patrimônio Histórico Nacional .

Embora nenhum dos instrumentos astronômicos esteja sendo usado para pesquisa profissional hoje, o observatório ainda contém um refrator Brashear de 12 " . O observatório desempenhou um papel fundamental no desenvolvimento da astronomia, pois foi o lar de uma inovação importante na área da fotometria astronômica . A instalação foi dirigida por cientistas famosos como Joel Stebbins e Robert Horace Baker .

Erguido a pedido da Assembleia Geral de Illinois, o Observatório da Universidade de Illinois tornou-se importante no desenvolvimento da astronomia devido, em grande parte, à pesquisa pioneira do Dr. Stebbins, de 1907 a 1922. Joel Stebbins deixou a Universidade de Illinois em 1922 mas deixou para trás um legado de descobertas que ajudou a alterar a face da astronomia moderna. O prédio serviu ao departamento de astronomia da Universidade de Illinois desde sua inauguração até 1979, quando o departamento se mudou para um prédio novo e maior para abrigar sua equipe crescente.

História

O Observatório em 1905

História antiga

As aulas de astronomia na Universidade de Illinois datam de seus primeiros dias. Os primeiros cursos focavam na medição do céu noturno e eram ministrados por estudantes de engenharia civil para aprimorar suas habilidades de agrimensura. Um pequeno observatório consistindo de um refrator de 4 polegadas e um pequeno telescópio de trânsito foi construído em 1872. Os cursos de astronomia eram normalmente ministrados pelo departamento de matemática e, no início da década de 1890, vários instrutores de matemática queriam fazer mais com astronomia. Um currículo de astronomia expandido exigiria uma nova instalação maior. A legislatura do estado de Illinois votou em 1895 para financiar um novo observatório de ensino na Universidade de Illinois , fornecendo $ 15.000 para a construção. O local escolhido foi uma colina de grama entre a Matthews Avenue e a Burrill Avenue, logo ao norte de Morrow Plots , um marco histórico nacional que é o campo experimental mais antigo do país. Os contratos foram estendidos a Charles A. Gunn, o arquiteto e instrutor no campus, e a Bevis and Company em Urbana como o empreiteiro geral, com construção começando em abril de 1896. O edifício foi concluído em agosto a um custo total de $ 6.800. O telescópio principal foi instalado em novembro e o telescópio final foi instalado em fevereiro de 1897.

O primeiro diretor do observatório foi George W. Myers . Myers era um nativo do condado de Champaign que se formou na universidade em 1888. Ele permaneceu como instrutor de matemática, também ensinando o curso de Astronomia Descritiva de primavera. Em preparação para o cargo de diretor, ele passou dois anos em Munique, obtendo seu doutorado em astronomia. Em seu primeiro ano como diretor, GW Myers anunciou a descoberta da fonte da variabilidade na estrela Beta Lyrae na conferência de abertura do Observatório Yerkes. Ele atuou como diretor de 1897 até 1900, quando partiu para a Universidade de Chicago . WC Brenke, um instrutor de astronomia, atuou como diretor interino até que um novo diretor fosse contratado em 1903.

Pesquisa de Stebbins

Antes de 1907, todas as medidas de magnitude para estrelas eram obtidas por meio da comparação visual do brilho relativo , um processo lento e inexato. Métodos fotográficos posteriores usariam a luz das estrelas para fazer uma representação em uma chapa fotográfica. Apesar disso, nenhum dos métodos foi adequado para medições quantitativas. A desvantagem dos métodos anteriores de medição da magnitude estelar tornou o uso da eletricidade para a coleta empírica de dados astronômicos revolucionário para a ciência da astronomia . A pesquisa pioneira de Joel Stebbins para fotometria astronômica ocorreu no observatório.

O fotômetro de células de selênio montado no telescópio refrator em 1910

Stebbins chegou como diretor do Observatório da Universidade de Illinois depois de concluir seu doutorado. na Universidade da Califórnia, Berkeley em 1903. Assim que Stebbins voltou de sua dissertação concluída no Observatório Lick , ele começou um estudo de dois anos do brilho de 107 estrelas binárias usando um fotômetro visual Pickering. A pesquisa, com a ajuda de sua esposa, May Stebbins, investigou o brilho relativo em estrelas binárias usando técnicas visuais. Em um discurso de 1957 na American Astronomical Society , Stebbins lembrou os eventos que levaram às células elétricas:

Ela (May Stebbins) anotou os números como o observador os chamou, mas depois de algumas noites registrando cem leituras apenas para obter uma magnitude, ela disse que era um negócio muito lento. Respondi que algum dia faríamos tudo isso com eletricidade. Essa foi uma observação fatal. Depois disso, ela costumava me cutucar com a pergunta: "Quando você vai mudar para a eletricidade?" Aconteceu que dentro de dois ou três meses, o Departamento de Física deu uma casa aberta, e uma das exposições estava a cargo de um jovem instrutor, FC Brown. Ele mostrou como, quando acendia uma lâmpada para iluminar uma célula de selênio, uma campainha tocava, quando a lâmpada estava apagada, a campainha parava. Aqui estava a ideia: por que não transformar uma estrela em uma célula de um telescópio e medir uma corrente?

Stebbins e Fay C. Brown logo se tornaram amigos e com o tempo, eles tinham uma célula de selênio posicionada no telescópio de 12 polegadas (300 mm) do observatório. No verão de 1907, após várias tentativas, os dois conseguiram uma curva de luz para a lua da Terra e mediram o brilho da lua durante um eclipse lunar. Isso marcou a primeira vez na América que a eletricidade foi usada para medir o brilho astronômico. Mais tarde, Stebbins foi além, descobrindo que, ao resfriar a célula a zero grau Fahrenheit, ele dobraria a sensibilidade da célula e diminuiria as irregularidades no circuito em dez vezes, ainda mais, ao reduzir o tamanho da célula as irregularidades eram mais reduzidas. O par passou a detectar a intensidade estelar e a atividade que não eram registradas anteriormente. Em 1909, suas observações de Algol detectaram pela primeira vez o segundo mínimo, bem como o brilho dos membros. A vinda do cometa Halley em 1910 permitiu que Stebbins, em maio, usasse seu fotômetro de selênio para estudar o cometa. Dois anos depois, Stebbins usou o fotômetro e descobriu que quatro estrelas eclipsavam as estrelas binárias: Beta Aurigae , Spica , Alpha Coronae Borealis e Delta Orionis .

Embora o fotômetro de células de selênio estivesse dando certo, era difícil de usar e pouco sensível. Jakob Kunz, professor de física de Illinois, sugeriu que Stebbins experimentasse uma célula fotoelétrica. Kunz estava fazendo experimentos em uma célula fotoelétrica aprimorada que era baseada em álcali . A célula de Kunz foi a predecessora do " olho elétrico " dos dias modernos . Stebbins partiu para um ano sabático na Europa no outono de 1912. Enquanto ele estava fora, Kunz e outro físico de Illinois WF Schulz testaram com sucesso um fotômetro de célula fotoelétrica no Observatório.

Ao retornar do ano sabático em agosto de 1913, Stebbins encerrou seu trabalho pioneiro com a célula de selênio e começou a trabalhar com Kunz no novo fotômetro. Uma série de outras descobertas astronômicas notáveis ​​ocorreram no observatório ao longo dos anos. Em 1915, o objeto de estudo de Stebbins se tornou a estrela envolvida na primeira grande descoberta de Myers no observatório, Beta Lyrae. Assim, ele começou um programa de pesquisa agressivo que produziu uma série de artigos no Astrophysical Journal sobre eclipsação de binários Lambda Tauri , Algol, 1H Cassiopeiae (HR 8926), variáveis ​​elipsoidais π5 Orionis eb Persei e Nova Aquilae ( V603 Aquilae ) em 1918. Stebbins e Kunz também viajaram para Wyoming para estudar o eclipse solar de 8 de junho de 1918 . O Dr. Elmer Dershem juntou-se à equipe do Observatório em 1917 e reconstruiu o fotômetro no verão de 1919. Em 1922, Charles Wylie concluiu o primeiro doutorado em astronomia em Illinois para seus estudos fotoelétricos de Cepheid Η Aquilae e Sigma Aquilae observando suas variações devido às marés distorções.

A pesquisa de Stebbins rendeu-lhe várias honras enquanto esteve em Illinois. Em 1913, ele recebeu o Prêmio Rumford da Academia Americana de Artes e Ciências e, em 1915, a Medalha Henry Draper da Academia Nacional de Ciências. A pesquisa também foi apoiada por doações do fundo Draper da Academia Nacional de Ciências e do Fundo Rumford da Academia Americana de Artes e Ciências. Ele serviu como oficial da American Astronomical Society e foi um dos delegados americanos em 1918 para participar da reunião organizacional da União Astronômica Internacional em Bruxelas. Após inúmeras descobertas, Stebbins deixou a Universidade de Illinois em 1922 para ir ao Observatório Washburn em Wisconsin e o Dr. Robert H. Baker assumiu como o novo Diretor do Observatório da Universidade de Illinois. No entanto, o fato de o observatório ter perdido seu pesquisador pioneiro em Stebbins não significa que a descoberta e a ciência não continuassem no observatório da universidade.

Robert Baker, terceiro diretor

Fotômetro fotoelétrico de Stebbins montado no refrator de 12 polegadas (300 mm) em 1913.

Quando Robert Baker chegou, ele continuou um programa de fotometria fotoelétrica com foco em estrelas variáveis. Ele continuou a usar o refrator de 12 polegadas até 1927, quando um novo fotômetro foi construído e acoplado ao telescópio refletor de 30 polegadas no anexo do Observatório. Ele supervisionou dois alunos de pós-graduação que trabalharam neste equipamento no início dos anos 1930. Em 27 de maio de 1933, a estrela Arcturus forneceu luz que caiu sobre uma fotocélula no anexo do observatório e enviou um sinal para abrir a Feira Mundial de Chicago .

A Grande Depressão logo estava em pleno andamento. e o orçamento do departamento caiu de US $ 1.000 para meros US $ 200. Foi nessa época que o Dr. Baker escreveu vários livros. Baker era um escritor extremamente talentoso, cujo trabalho claro e simples o ajudou a explicar o que estava acontecendo lá para uma geração inteira. Em 1930, ele escreveu o livro Astronomy , seguido em 1932 por The Universe Unfolding , e sua revisão de Astronomy for Everyone, de Simon Newcomb . Em 1934, Baker descreveu uma viagem imaginária à lua em When the Stars Come Out . Seu segundo livro, An Introduction to Astronomy, também apareceu em 1934. Introducing the Constellation foi publicado em 1937 e, com a ajuda de Howard Zim em 1951, Stars: A Guide to the Heavens . Seus livros didáticos foram usados ​​em todo o país para cursos de graduação em astronomia e elogiados como clássicos.

Depois de duas licenças sabáticas em Harvard, o interesse de Baker mudou da fotometria para a Via Láctea. Em 1939, o refletor de 30 polegadas foi substituído por um telescópio fotográfico Ross e por mais de dez anos depois disso, de 1939 a 1951, Baker usou o telescópio fotográfico do observatório para ajudar a contar as estrelas na Via Láctea e determinar sua distribuição como parte da Estrela de Harvard Circuito de contagem. Esta seria a pesquisa primária até a aposentadoria de Baker em 1951. O refrator de 12 polegadas foi usado apenas para instrução, visitação pública e para grupos de escolas visitantes.

Departamento moderno

A universidade decidiu que era hora de aumentar o tamanho do departamento e contratou o Dr. George C. McVittie como o próximo diretor. Após sua chegada no outono de 1952, McVittie começou a reforma dos principais instrumentos do Observatório. O refrator de 12 polegadas e o telescópio de trânsito de 3 polegadas foram restaurados em 1954 pela JW Fecker Company. Ele também começou a expandir o corpo docente. O Dr. Stanley Wyatt ingressou no corpo docente em 1953, George Swenson e Ivan King em 1956, Kennth Yoss, John Dickel e James Kaler em 1964 e Edward Olson em 1966. Com a chegada de George Swenson, Illinois iniciou um programa de radioastronomia resultando no Vermillion River Radio Observatory, inaugurado em 1962. Prairie Observatory era um observatório óptico que consistia em um telescópio de 40 polegadas e foi concluído em 1967. Na época da aposentadoria do Dr. McVittie em 1971, o departamento de um astrônomo havia se expandido para nove professores com pesquisas interesses em relatividade, cosmologia, mecânica celeste, teoria das perturbações, dinâmica de aglomerados de estrelas, nebulosas planetárias, planetas, supernovas e radioastronomia. O departamento que produzia apenas cinco graus avançados antes de 1951 formou 29 mestres e 14 alunos de doutorado durante a administração McVittie.

Em 4 de outubro de 1957, na mesma noite do lançamento do Sputnik , alunos e professores se reuniram no Observatório e construíram um rádio interferômetro improvisado. Eles publicaram as primeiras efemérides precisas na Nature em novembro. Seu sucesso ajudou a ganhar impulso e financiamento para o programa de radioastronomia.

História atual

O observatório passou por grandes reformas e acréscimos em 1956 e 1966 para acomodar o crescente corpo docente (veja a seção de arquitetura abaixo). Em 1967, o telescópio de 12 polegadas do observatório fez suas últimas observações fotométricas profissionais. O Departamento de Astronomia da Universidade de Illinois mudou-se do prédio em 1979. No mesmo ano, o observatório foi reconhecido pelo Registro Nacional de Lugares Históricos de 1986, milhares se reuniram no local para observar a jornada do cometa Halley no interior do sistema solar .

O observatório não é mais usado para fins de pesquisa, embora o telescópio ainda seja usado como ferramenta de ensino nas aulas de astronomia da universidade. Além disso, uma organização estudantil de astronomia da Universidade de Illinois usa o telescópio. A cúpula do observatório passou por uma reforma que incluiu repintura em 1996.

Equipamento

O instrumento principal é um refrator de 12 polegadas de abertura e de comprimento focal de 15 pés. A ótica é de John A. Brashear de Pittsburgh e as partes mecânicas da Warner & Swasey Company de Cleveland. As oculares fornecem ampliação variando de 130 a 720 de potência.

É montado sobre uma coluna retangular de ferro fundido com peso de duas toneladas que se apoia no pilar de alvenaria. Através de uma porta de vidro na coluna, você pode ver o relógio em movimento que mantém o telescópio girando para o oeste tão rápido quanto as estrelas vão, de modo que uma estrela permanece à vista enquanto o astrônomo desejar observá-la. O telescópio gira em dois eixos no topo da coluna. Um eixo se inclina para cima em direção ao pólo norte dos céus; a outra perpendicularmente a ela, e é a esta que o tubo do telescópio está preso. Dois grandes círculos fornecem escalas graduadas para localizar objetos por suas coordenadas. O instrumento pode ser ligado nesses eixos em direção a qualquer parte do céu. É um instrumento pesado, mas tão perfeitamente equilibrado que o astrônomo o movimenta facilmente com uma das mãos.

O principal círculo de trânsito foi um telescópio Combined Transit and Zenith de 3 polegadas projetado pela Warner & Swasey especialmente para Illinois. A objetiva, de John Brashear, era mantida no lugar por uma célula especial que compensava as diferentes condutividades de temperatura do latão e do vidro para que a temperatura não tivesse efeito sobre a localização ou separação das lentes. Designado como modelo M-505, o transporte incluía um nível de manuseio, micrômetro e um mecanismo de reversão integrado. Este trânsito foi localizado na sala de trânsito centro-leste, permitindo acesso direto à sala do relógio através de uma pequena janela. O instrumento custava $ 1200 em 1896.

O círculo de trânsito era capaz de determinar tanto a ascensão reta quanto a declinação de uma estrela, ao contrário do instrumento de trânsito mais simples e comum que só pode determinar a ascensão reta. Esse instrumento também poderia ser usado para acertar os relógios do Observatório, observando estrelas padrão cuja posição era conhecida com precisão.

Além disso, havia três outros telescópios de trânsito menores, dois relógios de Clemens Riefler de Munique e outros acessórios, incluindo sextantes, cronômetros e ferramentas de ensino.

Arquitetura

Uma visão do Observatório em 2008

O edifício, em si, está em um projeto de observatório tradicional , estilo Revival Colonial, seguindo um plano em T. A cúpula sobe 35 pés (11 m) no ar. O observatório foi construído em uma planta em T de um andar, voltado para o norte, de tijolos romanos de cor amarelada (de Indiana ) e possui vergas e peitoris de calcário . A cruz do T tem 75 pés (23 m) de comprimento de leste a oeste e 25 pés (7,6 m) de profundidade, seu caule está localizado ao sul, centralizado ao longo do eixo leste-oeste e tem 26 pés (7,9 m) de profundidade por 25 pés (7,6 m) de largura. A torre de observação octogonal eleva-se a 25 pés (7,6 m) no ar na interseção do T, onde se torna uma cúpula e continua a uma altura de 35 pés (11 m). Ao nível do piso da segunda sala equatorial, uma balaustrada circula em torno do exterior da torre. A torre é coroada por uma grande placa circular de calcário, que carrega a trilha da cúpula. Internamente, o diâmetro da cúpula é de 24,5 pés (7,5 m) e seu zênite 24 pés (7,3 m) acima do chão. A fenda da cúpula, que ainda funciona, tem uma abertura de 44 polegadas (1.100 mm) e pode ser aberta ou fechada manualmente em segundos. A torre da cúpula e a sala equatorial são originais, exceto por um motor que substituiu o velho método de corda e polia para girar a cúpula. Em setembro de 2014, o acionamento do motor está em manutenção e o método de corda e roldana está novamente em uso.

No centro da sala equatorial está o telescópio refrator de 1896 12 polegadas (300 mm) . Construído pela empresa de Warner and Swasey, Cleveland, Ohio , o escopo é estabilizado em um píer de tijolos que se estende até a rocha e não está preso ao edifício de nenhuma forma. O telescópio custou $ 4.500 e ainda tem a cadeira de observador original mencionada no contrato com a Bevis and Company a um custo de $ 25. O hall de entrada, abaixo da sala equatorial , de forma octogonal, está centrado sobre um pilar de tijolos. O hall de entrada conserva escadas originais, colunas, balaustradas e piso de madeira; ainda é usado para seu propósito original, armazenamento.

As alas leste e oeste do edifício, uma vez que cada uma continha uma sala de trânsito. Cada uma das salas tinha um telescópio de trânsito montado em um píer de tijolos; os cais ainda são visíveis no porão abaixo das salas de trânsito. As salas de trânsito ocidentais foram convertidas em escritórios na década de 1920. As salas de trânsito do leste foram convertidas em escritórios mais recentemente.

O exterior do edifício do observatório tem uma cornija de tijolo , com peitoris e lintéis de pedra, curso de água de pedra, calhas ornamentais e algerozes originais de cobre. A maioria das janelas do edifício são de madeira dupla e original, assim como a trave da porta de entrada da frente e o alpendre de concreto. A balaustrada frontal original foi substituída, no entanto, a varanda oeste e a balaustrada de ferro ornamental ainda são originais.

Além da conversão da sala de trânsito em espaço para escritórios, o prédio já viu outras obras importantes no passado. O canto sudoeste do prédio foi construído em 1956, com tijolos de cor creme, para abrigar salas de aula adicionais e escritórios. A adição de 1956 teve um cuidado especial para replicar quase todos os aspectos do edifício original, exceto a cor. Outra adição importante ocorreu em 1966 com a construção da grande ala leste. Com o mesmo tijolo de cor creme da adição de 1956, ele também tentou imitar os detalhes mais finos do prédio. A adição da ala leste de 1966 proporcionou, novamente, mais espaço para escritórios, mas este projeto também incluiu espaço para uma nova câmara escura e um laboratório de radiotelescópio . O porão do observatório e a cúpula que abriga o refrator ainda estão em uso pelo departamento de astronomia da Universidade de Illinois e da Sociedade Astronômica da Universidade de Illinois, uma organização estudantil no campus.

Significado histórico

O observatório é importante na astronomia por causa de sua associação com o desenvolvimento de selênio e célula fotoelétrica . A célula revolucionou a ciência da fotometria fotoelétrica astronômica pelo uso da eletricidade para medir o brilho das estrelas, proporcionando uma medição mais precisa e exata em comparação com os métodos visuais e fotográficos comuns na época. Este ramo da astronomia mede a magnitude estelar . A pesquisa sobre fotometria foi conduzida em um telescópio refrator Warner and Swasey de 12 polegadas (300 mm) na sala equatorial do segundo andar. Como resultado do trabalho do Dr. Stebbins determinando a magnitude estelar usando fotometria fotoelétrica, tornou-se uma técnica padrão. Devido a essa importância astronômica, o observatório foi listado no Registro Nacional de Locais Históricos em 6 de novembro de 1986 e, em 20 de dezembro de 1989, o Departamento do Interior dos Estados Unidos designou o Observatório da U of I como um marco histórico nacional .

Veja também

Referências

Notas

Leitura adicional

links externos