El cuarto espejo en la trayectoria de luz del ELT, M4, es uno de los componentes ópticos más desafiantes y emocionantes del telescopio. Cuando esté terminado, este espejo superará a cualquier espejo adaptativo jamás fabricado para un telescopio y será el más grande de su tipo. 

El M4 es el principal espejo adaptativo del ELT. El término "espejo adaptativo" significa que su superficie puede deformarse para corregir los efectos de la turbulencia atmosférica y la rápida vibración de la estructura del telescopio inducida por su movimiento y por el viento. En el caso de M4, se utilizan más de 5000 actuadores para cambiar la forma del espejo hasta 1000 veces por segundo. En combinación con el M5, el quinto espejo del ELT, el M4 resulta vital para obtener las imágenes nítidas necesarias para realizar ciencia. 

Con un diámetro de 2,4 metros, estará conformado por seis segmentos de espejo delgados, cada uno de sólo 1,95 milímetros de espesor, fabricados en vidrio cerámico. Cada lámina es una de las seis secciones de pétalos de 60 grados que forman el espejo segmentado circular M4. La empresa alemana SCHOTT ha producido los segmentos vitrocerámicos y los ha entregado a la empresa francesa Safran Reosc, que se encarga del pulido de las delgadas láminas cerámicas. El consorcio AdOptica en Italia está produciendo los montajes de láminas y construyendo toda la unidad de soporte.

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Con un diámetro de 2,4 metros, el M4 plano será el espejo adaptativo más grande jamás construido. Los espejos adaptativos actuales miden poco más de 1 metro de diámetro, por ejemplo, el espejo secundario adaptativo M2 del telescopio VLT UT4 (Yepun) tiene 1,1 metros de diámetro. 

El espejo M4 utiliza el mismo principio que un altavoz, está hecho de una lámina muy delgada que levita a 90 micrones de su superficie de referencia (esto corresponde al grosor de una hoja de papel A4 estándar) y actúa como una membrana que se deforma bajo el efecto de unos 5000 actuadores de bobina móvil. Un actuador de bobina móvil es un tipo de motor lineal de accionamiento directo, y el nombre "bobina móvil" (voice coil en inglés) proviene de una de sus primeras aplicaciones históricas, vibrando un cono de papel de altavoz. Consiste en un conjunto de campo magnético permanente y un conjunto de bobinas. La corriente que fluye a través del conjunto de bobinas interactúa con el campo magnético permanente y genera una fuerza que se puede invertir cambiando la polaridad de la corriente. 

Dependiendo de la corriente inyectada en la bobina, el espejo puede desplazarse hasta una distancia de 50 micrones desde su posición media. Con la ayuda de un conjunto muy rápido y preciso de sensores capacitivos y amplificadores que se ubican junto con los actuadores de la bobina móvil, la posición del espejo se mide 70 000 veces por segundo con una precisión de unas pocas decenas de nanómetros, con los actuadores accionados hasta 1000 veces por segundo. 

El M4 está formado por varios componentes de última generación, siendo el espejo y su estructura de referencia dos de los más críticos. El espejo es un conjunto de seis láminas delgadas ópticamente pulidas, o pétalos, del material vitrocerámico de baja expansión Zerodur^© (fabricado por SCHOTT). Los seis pétalos se obtienen a partir de un bloque de 35 mm de espesor, que se pule y se adelgaza hasta un grosor inferior a 2 mm, necesario para lograr la flexibilidad deseada para dar forma al espejo, y finalmente Safran Reosc realiza el corte dando una forma precisa. 

Para ajustar la forma de las delgadas láminas, también se necesita una estructura de referencia plana rígida y con suficiente precisión para sostener los pétalos. Esta estructura debe ser suficientemente rígida como para proporcionar una buena superficie de referencia, cualquiera sea la orientación del telescopio. También debe sostener todos los actuadores, que se deformarán y cambiarán la forma de los seis pétalos. 

La estructura liviana de 2,7 metros de diámetro está hecha de carburo de silicio Boostec®, uno de los materiales más rígidos disponibles (más rígido que el acero, la fibra de carbono o el berilio). Su superficie tiene más de 5000 agujeros que sostendrán los actuadores, mientras que la superficie posterior está compuesta por varias nervaduras para reforzar la estructura. Debido a sus grandes dimensiones, la estructura de carburo de silicio está conformada por seis piezas soldadas entre sí, similar al espejo primario Herschel que se fabricó hace más de una década. La fabricación de la estructura es un desafío significativo, no sólo por la profundidad, longitud y grosor de las nervaduras, sino también por los requisitos de rectitud, así como por el número y precisión de los orificios del actuador. 

Safran Reosc (Francia) comenzó a fabricar los segmentos delgados de espejo en 2017. Cada segmento de vitrocerámica tiene sólo 1,95 mm de espesor y debe tener una uniformidad de espesor superior a 15 micrones. Además, el error de frente de onda de la superficie óptica de la lámina no puede exceder un valor cuadrático medio de 14 nm después del aplanamiento. Safran Reosc ha desarrollado un proceso de fabricación que consiste en pulir un bloque circular de 1,4 m de diámetro y 35 mm de espesor, adelgazarlo en la parte posterior y luego cortar hasta obtener una forma final de pastel. En total, se fabricarán 12 láminas. Esto significa que se puede reemplazar un juego completo de láminas cuando el espejo M4 requiera un recubrimiento. 

Muchas de estas láminas delgadas ya están listas para integración en AdOptica en Italia. Dado el número de componentes que deben ensamblarse con un alto grado de precisión, la integración será un proceso largo que requerirá procedimientos para garantizar que el ensamblaje y la calibración cumplan con los requisitos. La integración completa del espejo M4 tardará alrededor de 1,5 años para luego comenzar la calibración final de cada segmento de espejo y sus sensores capacitivos asociados. Se está desarrollando especialmente una torre de pruebas para verificar y probar el M4. Se utilizará en Europa para calibrar la unidad M4 antes de enviarla a Chile, antes de que el espejo se instale en el telescopio y se mantendrá en el sitio para cualquier actividad de mantenimiento importante necesaria en el futuro.