Kreditna slika: UC Berkeley
Kalifornijsko sveučilište u Berkeleyu, astronomi, iskoristili su nedavno postavljeni sustav zvijezda laserskog vodiča u UC-ovom opservatoriju Lick kako bi dobili oštre slike bez sjaja blijedih prašnjavih diskova dalekih masivnih zvijezda. Slike jasno pokazuju da zvijezde dva do tri puta veće od sunca oblikuju na isti način kao zvijezde solarnog tipa - unutar vrtlog sferičnog oblaka koji se urušava u disk, poput onoga iz kojeg su izlazile sunce i njegovi planeti.
Žuta laserska zraka koja probija nebesa nad opservatorijom Lik počela je s radom na 10-metarskom teleskopu Shane, proširivši uporabu sistema „gumenog zrcala“ teleskopa nazvanog adaptivna optika na čitavo noćno nebo. Dodatak lasera čini Licka jedinim promatračem koji pruža zvijezdu laserskog vodiča za rutinsku uporabu.
Tim UC Berkeley i njegovi kolege iz Centra za adaptivnu optiku UC Santa Cruz i Nacionalni laboratorij Lawrence Livermore (LLNL) izvještavaju o svojim rezultatima u broju za časopis za znanost 27. veljače.
"Paradigma zvijezda poput našeg sunca je gravitacijski kolaps oblaka protostar i disk za akumulaciju poput palačinke, ali postoji određena masa na kojoj to ne može funkcionirati - blistavost zvijezde postaje dovoljna da poremeti disk, i raspada se jednako brzo kako se povlače zajedno “, rekao je James R. Graham, profesor astronomije na UC Berkeley. "Naši podaci pokazuju da standardna paradigma modela i dalje djeluje za zvijezde dva do tri puta masivnije od sunca."
„Bez prilagodljive optike vidjeli bismo samo veliku mrlju od zemlje i ne bismo uspjeli otkriti nijednu finu strukturu oko izvora“, dodao je Marshall D. Perrin, diplomski student UC Berkeleyja. "Naša zapažanja pružaju snažnu potporu rastućem stajalištu da se zvijezde niskih i srednjih masa formiraju na sličan način."
Adaptivni optički sustav koji uklanja zamućene efekte atmosferske turbulencije dodan je Lick-ovom teleskonu Shane 1996. Međutim, kao i svi drugi teleskopi s adaptivnom optikom danas, uključujući dvostruki 10-metarski teleskop Keck na Havajima, teleskop Lick je imao osloniti se na sjajne zvijezde u vidnom polju i pružiti referencu potrebnu za uklanjanje zamućenja. Samo oko jedan do 10 posto objekata na nebu dovoljno je blizu sjajne zvijezde da bi takav "prirodni" sustav zvijezda vodio da djeluje.
Natrijum-laser za bojenje, koji su razvili znanstvenici ace lasera Deanna M. Pennington i Herbert Friedman iz LLNL-a, konačno dovršava adaptivni optički sustav tako da ga astronomi mogu koristiti za pregled bilo kojeg dijela neba, bez obzira da li je neka blistava zvijezda u blizini.
Prikovan za prorez teleskopa Lick, laser sjaji uskim snopom oko 60 milja kroz turbulentnu zonu u gornju atmosferu, gdje lasersko svjetlo stimulira atome natrija da apsorbiraju i ponovo emitiraju svjetlost iste boje. Natrij dolazi iz mikrometeorita koji plamen isparaju i ulaze u Zemljinu atmosferu.
Žuto užareno mjesto stvoreno u atmosferi ekvivalentno je zvijezdi 9. veličine - oko 40 puta bliže nego što ljudsko oko može vidjeti. Unatoč tome, on osigurava stalan izvor svjetlosti jednako učinkovit kao i svijetla daleka zvijezda.
„Mi koristimo to svjetlo za mjerenje turbulencije u atmosferi preko našeg teleskopa stotine puta u sekundi, a zatim koristimo te informacije za oblikovanje posebnog fleksibilnog zrcala na takav način da kada svjetlost, i od lasera i od cilja, budete gledajući, odbijajući ga, efekti turbulencije su uklonjeni ", rekla je Claire Max, profesorica astronomije i astrofizike u UC Santa Cruz, zamjenica direktora Centra za adaptivnu optiku i istraživačica na LLNL-u koja radi na više više od 10 godina za razvoj laserskog sustava zvijezda vodilja.
U jednom od prvih ispitivanja ovog sustava, Graham i Perrin teleskopom su okrenuli rijetke, mlade, masivne zvijezde nazvane Herbig Ae / Be zvijezde koje su nejasne od tla i obično suviše slabe da bi ih se mogla prikazivati prirodna optička voditeljska optika. Zvijezde Herbig Ae / Be, s masama između 1,5 i 10 puta veće od sunca i vjerojatno manje od 10 milijuna godina, smatraju se počecima masivnih zvijezda - zvijezda koje će završiti poput vrućih, zvijezda tipa A, Siriusa i Vega. Zvijezde Herbig Ae / Be prije nekoliko godina katalogizirao je astronom UC Santa Cruz George Herbig, sada na Sveučilištu na Havajima.
Najmasovnije Herbig Ae / Be zvijezde su od velikog interesa jer su one podvrgnute eksplozijama supernove koje zasijavaju galaksiju teškim atomima, čineći čvrste planete, pa čak i život mogućim. Oni također pokreću stvaranje zvijezda u obližnjim oblacima.
Ono što su astronomi vidjeli bilo je vrlo slično poznatoj slici T Tauri zvijezde, to su formativne faze zvijezda i do 50 posto veće od našeg sunca i stare do 100 milijuna godina. Slike dviju Herbig Ae / Be zvijezda jasno pokazuju tamnu liniju koja dijeli svaku zvijezdu, uzrokovanu diskom koji blokira sjaj zvijezde, te užarenim sfernim oreolom prašine i plina koji obavijaju zvijezdu i disk. U svakoj zvijezdi mogu se činiti dva mlaza plina i prašine koji se pojavljuju sa polova akumulacijskog diska.
Dvije zvijezde, katalogizirane kao LkH (198 i LkH (233 (lički izvori vodika-alfa)), udaljene su 2.000 i 3.400 svjetlosnih godina, u udaljenom području galaksije Mliječni put.
"Materijal iz protozvezdanog oblaka ne može pasti izravno u dojenčad zvijezdu, pa se prvo slijeće u akrecijski disk i tek se pomiče prema unutra kako bi pao na zvijezdu nakon što je propustio svoj kutni zamah", objasnio je Perrin. „Taj proces prijenosa momenatnog momenta, zajedno s razvojem magnetskog polja, dovodi do pokretanja bipolarnih odljeva. Ti odljevi s vremenom uklanjaju omotnicu, ostavljajući novorođenu zvijezdu okruženu akrecijskim diskom. Tijekom nekoliko milijuna godina, ostatak materijala na disku nakupio je, a iza sebe je ostavila samo mlada zvijezda. "
Perrin je dodao da je Hubble svemirski teleskop pružio "vrlo jasne, nedvosmislene slike diskova i odljeva oko zvijezda T Tauri", potvrđujući teorije o stvaranju zvijezda poput našeg sunca. Ali, zbog relativne rijetkosti Herbig Ae / Be zvijezda, tako jasnih podataka za te zvijezde do sada nedostajalo, rekao je.
Astronomi su predložili da se od sudara dvije ili više zvijezda formiraju vrlo masivne zvijezde, ili u turbulentnom oblaku za razliku od okretnog diska. Zanimljivo je da se treće zvijezde koju su iste večeri zamišljali Graham i Perrin ispostavilo kao dvije zvijezde nalik suncu s vrpcom plina i prašine među njima, koja izgledaju sumnjivo kao da jedna zvijezda hvata materiju s druge.
Graham se nada da će fotografirati još masivnije Herbig Ae / Be zvijezde i vidjeti hoće li se standardni model formiranja zvijezda proširiti na još veće zvijezde. Detaljne slike zvijezda Herbig Ae / Be duguju toliko novom sustavu zvijezda laserskih vodilja koliko i infracrvenom polarimetru za snimanje slika kojeg je izgradio Perrin i dodan Berkeley-ovoj blizini infracrvene kamere (IRCAL) koja je već postavljena na teleskop.
"Bez polarimetra, svjetlost zvijezda u velikoj mjeri zamračuje strukture oko njih", rekao je Perrin. „Polarimetar razdvaja nepolariziranu zvjezdanu svjetlost od polariziranog raspršenog svjetla od cirkularne prašine, što povećava prepoznatljivost te prašine. Sada kada smo razvili ovu tehniku u Licku, bit će je moguće proširiti na 10-metarske teleskope Keck nakon što sustav zvijezda laserskog vodilja postane operativan. "
Polarimetar razdvaja svjetlost sa slike na dvije polarizacije koristeći novu vrstu dvospolnog kristala izrađenog od litija, itrijuma i fluora (LiYF4), što je poboljšanje u odnosu na kristale kalcita koji su se koristili do danas.
Mnoge druge skupine razvijaju lasere koji će se koristiti kao zvijezde vodiča, ali Maxova je grupa ispred svojih konkurenata od kada je prvi pokazao koncept početkom 1990-ih u Livermoreu. Od tada, ona i kolege usavršavali su laser i softver koji omogućuje da se zrcalo - u slučaju Lickovog 120-inčnog teleskopa, 3-inčnog sekundarnog ogledala unutar glavnog teleskopa - savije upravo točno kako bi se uklonili svjetlucanje zvijezde.
Laser od 11 do 12 vata je natrijev obojeni laser podešen na frekvenciju koja će pobuđivati hladne atome natrija u atmosferi. Laser za bojanje napunjen je zelenim neodimijevim YAG laserom, većim bratom dostupnim zelenim millivatnim laserskim pokazivačima.
"Razlog zbog kojeg sada možemo raditi znanosti sa sustavom zvijezda laserskog vodiča je taj što se njegova pouzdanost i upotrebljivost toliko poboljšavaju", rekao je Graham. "Laser otvara adaptivnu optiku u mnogo većoj zajednici."
"Mislim da će to biti lik radnog konja u Licku", dodao je Max. „Sam laser i hardver adaptivnog optičkog sustava prilično su stabilni i prilično robusni. Što će se sada dogoditi je da će ljudi raditi astronomiju s njom, razviti će nove tehnike promatranja s njom, isprobati ih na novim vrstama objekata. Na tipičan način će doći dobar astronom i raditi stvari sa svojim instrumentom kakve nikada niste zamislili. "
Max i njezine kolege testirali su identičan sustav zvijezda laserskih vodiča na teleskopovima Keck na Havajima, ali još nije spreman za rutinsku upotrebu, rekla je.
"Keck koristi istu tehnologiju kao i Lick", rekao je Max. "Očekujem da ću vidjeti ovu opću tehnologiju koja se koristi na većini teleskopa, ali s različitim vrstama lasera. Ljudi izmišljaju nove vrste lasera desno i lijevo, tako da mislim da igra ostaje da se nastane. "
Ostali autori Znanstvenog rada, osim Grahama, Perrina, Maxa i Penningtona, povezani su s Centrom za adaptivnu optiku Nacionalne zaklade sa središtem u UC Santa Cruz: pomoćnim istraživačkim astronomom Paul Kalas iz UC Berkeley, James P. Lloyd iz Kalifornijski tehnološki institut, Donald T. Gavel iz Laboratorija za adaptivnu optiku UC Santa Cruz i Elinor L. Gates s UC opservatorija / Lick Observatory.
Promatranje i razvoj zvijezde laserskog vodiča financirali su Nacionalna zaklada za znanost i američko Ministarstvo energetike.
Izvorni izvor: UC Berkeley News Release
