Kreditna slika :: Keck
10-metarski opservatorij Keck II napravio je važan korak naprijed nedavno kada je započeo promatranja sa svojim novim prilagodljivim optičkim sustavom. Sustav koristi laser za stvaranje lažne zvijezde oko 90 kilometara gore na nebu - računalo to može pomoću toga izračunati kako ukloniti utjecaj atmosferskih poremećaja. Adaptivna optika korištena je na manjim teleskopima, ali ovo je prvi put da je upotrijebljen na teleskopu velikom kao što je moćni Keck II; trebalo je devet godina da prilagodi zvjezdarnicu.
Glavna prekretnica u astronomskoj povijesti dogodila se nedavno na W.M. Opservatorij Keck kada su znanstvenici prvi put koristili laser kako bi na 10-metarskom teleskopu Keck II stvorili umjetnu voditeljsku zvijezdu kako bi ispravili zamagljivanje zvijezde adaptivnom optikom (AO). Zvijezde laserskih vodiča korištene su na manjim teleskopima, ali to je njihova prva uspješna upotreba na trenutnoj generaciji najvećih svjetskih teleskopa. Rezultirajuća slika (slika 1), snimljena infracrvenom kamerom NIRC2, bila je prva demonstracija sustava prilagodljive optike laserske zvijezde (LGS AO) na velikom teleskopu. Po završetku, LGS AO sustav obilježit će novu eru astronomije u kojoj će astronomi moći jasno vidjeti praktički bilo koji objekt na nebu s jasnoćom adaptivne optike.
"Ovo je jedan od najzaslužnijih trenutaka svih mojih godina u Kecku", primijetio je dr. Frederic Chaffee, direktor W.M. Keck Observatory večeras su provedena promatranja. „Kao i svaki pozitivan rezultat prvog svjetla, treba još mnogo toga učiniti prije nego što se sustav može smatrati operativnim. No, kao i svaki pozitivan rezultat prvog svjetla, to pokazuje da se to može učiniti i daje nam veliki optimizam da naši ciljevi nisu nemogući snovi, već umjesto toga dostižna stvarnost. "
Adaptivna optika je tehnika koja je revolucionirala zemaljsku astronomiju zahvaljujući svojoj sposobnosti uklanjanja zamagljivanja zvijezde izazvane zemljinom atmosferom. Njezin zahtjev za relativno svijetlom „zvijezdom vodičem“ u istom vidnom polju kao i znanstveni objekt proučavanja općenito je ograničio uporabu AO na oko jedan posto objekata na nebu.
Da bi prevladao ovo ograničenje, 1994. godine W.M. Keck Observatory započela je suradnju s Lawrence Livermore National Labs (LLNL) na razvoju umjetnog sustava zvijezda vodilja. Upotrebom lasera za stvaranje virtualne zvijezde? astronomi mogu proučavati bilo koji objekt u blizini mnogo slabijih (do 19. magnitude) objekata s adaptivnom optikom i umanjiti njegovu ovisnost o svijetlim zvijezdama vodećih zraka. Na taj način će se povećati pokrivenost neba za Keck adaptivni optički sustav s procijenjenog jednog posto svih predmeta na nebu na više od 80 posto.
"Ova nova sposobnost korištenja zvijezda laserskog vodiča s velikim teleskopom pozvala je astronome da započnu istraživanje noćnog neba na mnogo sveobuhvatniji način," rekao je Adam Contos, inženjer optike u W.M. Keck opservatorij. "U budućnosti bih očekivao da će većina glavnih opservatorija instalirati slične sustave kako bi iskoristili to nevjerojatno poboljšanje svojih AO mogućnosti."
U siječnju 2001., nakon više od sedam godina razvoja, Keck i LLNL timovi proslavili su završetak sustava Keck laserskih vodilja. Umjetna zvijezda nastaje kada svjetlost 15-vatnog lasera za boje uzrokuje da se prirodni sloj natrijevih atoma sjaji oko 90 km (56 milja) iznad zemljine površine. Trebat će još dvije godine sofisticiranog istraživanja i dizajna prije nego što se laserski sustav integrira u Keck II prilagodljivi optički sustav.
U ranim jutarnjim satima 20. rujna svi su se podsustavi napokon spojili kako bi otkrili jedinstvenu sposobnost Keck LGS AO sustava i njegov potencijal za rješavanje izuzetno slabih objekata. Sustav je zaključao zvijezdu 15. veličine, član poznate binarne T Tauri zvane HK Tau i otkrio detalje oko cirkularnog diska prateće zvijezde. To je bio prvi put da je adaptivni optički sustav na vrlo velikom teleskopu ikad koristio umjetnu zvijezdu vodilicu za rješavanje slabog predmeta.
Ključni izazov s kojim se suočio LGS AO tim bio je koliko će uspješni napori biti integriranje i postizanje dobrih mjerenja performansi za svaki potreban podsustav. Zabrinutost zbog snage lasera i njegove kvalitete spota, rada sustava laserskog upravljanja prometom, sposobnosti novih senzora da zaključaju slabije zvijezde vodiča i mogućnosti optimizacije kvalitete slike točnim razumijevanjem odstupanja koja bi mogla nisu mjerene upotrebom zvijezde laserskog vodiča, sve je uzet u obzir u večernje promatranje.
„Prvo svjetlo bilo je vrhunski timski napor“, rekao je dr. Peter Wizinowich, vođa tima za prilagodljivi optički tim u W.M. „Bilo je vrlo zadovoljavajuće što je svaki od mnogih podsustava tako dobro reagirao u našem prvom pokušaju. Da citiram Virgila, "Audentes Fortuna Juvat", bogatstvo favorizira odvažne. "
Kvaliteta LGS AO prvih svjetlosnih slika bila je izuzetno visoka. Dok je bio zaključan zvijezdom 14. veličine, Keck LGS AO sustav zabilježio je "Strehl omjere" od 36 posto (pri valnoj dužini 2,1 mikrona, vrijeme ekspozicije od 30 sekundi, slika 3), u usporedbi s četiri posto za nekorificirane slike. Strehlovi omjeri mjere stupanj približavanja optičkog sustava savršenstvu ili ograničenju teorijskih performansi teleskopa.
Još jedna metrika izvedbe, „puna širina na pola maksimuma“ (FWHM), za ovu je zvijezdu 14. veličine bila je 50 mili-lučnih sekundi, u odnosu na 183 mili-lučnih sekundi za nekorificiranu sliku. Mjerenja FWHM pomažu astronomima u određivanju stvarnih rubova objekta, pri čemu otkrivanje može biti neprecizno ili teško odrediti. Mjerenje od 50 mili-lučnih sekundi približno je ekvivalentno tome što je moguće razlikovati par automobilskih svjetala u New Yorku dok stoje u Los Angelesu.
Kroz večer, zvijezda laserskog vodiča držala se stabilno i svijetlo, blistala je približno 9,5 puta, što je otprilike 25 puta slabije nego što ljudsko oko može vidjeti, ali idealno za Keckov prilagodljivi optički sustav za mjerenje i ispravljanje atmosferskih distorzija.
U tijeku su dodatni radovi prije nego što se Keck LGS AO sustav može smatrati potpuno operativnim. Keck LGS AO sustav bit će dostupan za ograničenu zajedničku znanost o riziku sljedeće godine, s potpunom primjenom u Keck korisničkoj zajednici 2005. godine.
"Čak i samo s ovim prvim testom, astronomi već traže da koriste laserski sustav zvijezda za proučavanje udaljenih galaksija s neviđenom rezolucijom i snagom", rekao je dr. David Le Mignant, znanstvenik s prilagodljivim instrumentima optike u W.M. Opservatorij Keck, Kalifornijsko udruženje za istraživanje astronomije. "Do sljedeće godine adaptivna se optika koristit će za proučavanje bogate povijesti ranih galaksija."
Važnost ovog proboja za svjetsku astronomiju sažeo je dr. Matt Mountain, direktor opservatorija Gemini, koji koristi dvostruke 8-metarske teleskope, jedan na Mauna Kea i jedan na Čeru Pachonu u Čileu: "Ovo je kritična prekretnica za svu zemaljsku astronomiju, ne samo za našu sadašnju generaciju teleskopa od osam do 10 metara, već i za naše snove o 30-metarskim teleskopima. "
Članovi tima odgovorni za Keck LGS AO sustav su Antonin Bouchez, Jason Chin, Adam Contos, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Chris Neyman, Paul Stomski, Doug Summers, Marcos van Dam i Peter Wizinowich, svi iz WM-a Tim je posebno zahvalio svojim suradnicima na LLNL-u: Dee Pennington, Curtis Brown i Pam Danforth.
Sustav prilagodljive optike laserske zvijezde financirao je W.M. Zaklada Keck.
W.M. Keck Observatory upravlja Kalifornijsko udruženje za istraživanje astronomije, znanstveno partnerstvo Kalifornijskog tehnološkog instituta.
Izvorni izvor: Keck News Release
