Kreditna slika: ESO
Tim inženjera iz Europskog južnog opservatorija nedavno je testirao novo postrojenje za prilagodljivu optiku na vrlo velikom teleskopu (VLT) u opservatoriju Paranal u Čileu. Ova tehnologija prilagođava slike snimljene teleskopom da bi uklonila izobličenje uzrokovano Zemljinom atmosferom? kao da ih se vidi iz svemira. Sljedeći korak bit će povezivanje sličnih sustava sa svim teleskopima u postrojenju, a zatim njihovo spajanje u velikom nizu. To bi zvjezdarnici trebalo omogućiti da objekte rješava 100 puta slabije nego danas.
18. travnja 2003., tim inženjera s ESO-a proslavio je uspješno postizanje „Prvog svjetla“ za uređaj adaptivne optike MACAO-VLTI na vrlo velikom teleskopu (VLT) na Opservatoriju Paranal (Čile). Ovo je drugi sustav prilagodljive optike (AO) koji je pušten u rad u ovom opservatoriju, nakon NACO postrojenja (ESO PR 25/01).
Postignuta oštrina slike zemaljskog teleskopa obično je ograničena učinkom atmosferske turbulencije. No, tehnikama Adaptive Optics (AO) ovaj se glavni nedostatak može prevladati tako da teleskop proizvede slike koje su teoretski moguće koliko i teorijski, tj. Kao da su uzete iz svemira.
Akronim “MACAO” znači “Adaptivna optika višestruke zakrivljenosti”, što se odnosi na poseban način na koji se provode optičke korekcije koje “uklanjaju” efekt zamagljivanja atmosferske turbulencije.
Postrojenje MACAO-VLTI razvijeno je na ESO-u. Radi se o vrlo složenom sustavu od kojih će se četiri, svaki za svaki 8,2-metarski teleskop VLT, instalirati ispod teleskopa (u sobama Coud?). Ovi sustavi ispravljaju izobličenja svjetlosnih zraka od velikih teleskopa (induciranih atmosferskom turbulencijom) prije nego što su usmjereni prema zajedničkom fokusu na VLT interferometru (VLTI).
Ugradnja četiri MACAO-VLTI jedinice od kojih je prva postavljena, značit će samo revoluciju u VLT interferometriji. Rezultat će biti ogroman dobitak zbog povezanog 100-puta povećanja osjetljivosti VLTI-ja.
Jednostavno rečeno, s MACAO-VLTI postat će moguće promatrati nebeske objekte 100 puta slabije nego sada. Ubrzo će astronomi moći pribaviti obrube interferencije s VLTI (ESO PR 23/01) velikog broja objekata do sada izvan dosega ovom moćnom tehnikom promatranja, npr. vanjske galaksije. Nastale slike i spektri visoke rezolucije otvorit će potpuno nove perspektive u ekstragalaktičkim istraživanjima, kao i u istraživanjima mnogih slabih objekata u našoj vlastitoj galaksiji, Mliječnom putu.
Tijekom ovog razdoblja instaliran je, integriran i testiran pomoću niza promatranja prvi od četiri MACAO-VLTI olakšica. Za ove testove posebno je razvijena infracrvena kamera koja je omogućila detaljnu procjenu performansi. Pružio je i prve, spektakularne prikaze raznih nebeskih objekata, od kojih su neki prikazani ovdje.
MACAO - mogućnost primjene prilagodljive optike zakrivljenosti u višestrukim uvjetima
Sustavi prilagodljive optike (AO) djeluju pomoću računalno upravljanog deformacijskog zrcala (DM) koje suzbija izobličenje slike inducirano atmosferskom turbulencijom. Temelji se na optičkim korekcijama u stvarnom vremenu izračunatoj iz podataka slike dobivenih pomoću "valnog fronta" (posebnog fotoaparata) vrlo velikom brzinom, više stotina puta u sekundi.
Sustav prilagodljive optike zakrivljenosti ESO Multi Application (MACAO) koristi zrcalo s deformabilnim bimorfnim zrncima (DM) sa 60 elemenata i senzor zakrivljenosti sa 60 elemenata zakrivljenosti, s „otkucajem srca“ od 350 Hz (puta u sekundi). S ovom velikom prostornom i vremenskom korektivnom snagom, MACAO je u stanju gotovo vratiti teoretski moguću („difrakcijsko ograničenu“) kvalitetu 8,2-m teleskopa VLT jedinice u bliskom infracrvenom području spektra, na valnoj dužini od oko 2 m. Rezultirajuća razlučivost slike (oštrina) veličine od 60 mili-luka poboljšava se za više od faktora 10 u usporedbi sa standardnim promatranjima s ograničenim viđenjem. Bez prednosti AO tehnike, takva bi se oštrina slike mogla dobiti samo ako je teleskop postavljen iznad Zemljine atmosfere.
Tehnički razvoj MACAO-VLTI u sadašnjem obliku započeo je 1999. godine, a pregledom projekata u intervalima od 6 mjeseci projekt je vrlo brzo postigao krstareću brzinu. Učinkovit dizajn rezultat je vrlo plodne suradnje između AO odjela u ESO-u i europske industrije koja je pridonijela marljivom izradom brojnih visokotehnoloških komponenti, uključujući bimorph DM sa 60 pokretača, brzi reakcijski nagibni nosač i mnogi drugi. Sastavljanje, ispitivanja i podešavanje performansi ovog složenog sustava u stvarnom vremenu preuzeli su zaposlenici ESO-Garchinga.
Instalacija na Panalu
Prvi sanduci isporuke 60+ kubičnih metara s komponentama MACAO stigli su u opservatorij Paranal 12. ožujka 2003. Ubrzo nakon toga, ESO inženjeri i tehničari započeli su mukotrpno sklapanje ovog složenog instrumenta, ispod VLT 8,2-metarskog teleskopa KUEYEN ( ranije UT2).
Slijedili su pažljivo planiranu shemu koja je uključivala ugradnju elektronike, vodenog hlađenja, mehaničkih i optičkih komponenata. Na kraju su izveli zahtjevnu optičku prilagodbu, isporučujući potpuno sastavljeni instrument tjedan dana prije planiranih prvih ispitivanja. Ovaj dodatni tjedan pružio je vrlo dobrodošlu i korisnu priliku za obavljanje mnoštva testova i umjeravanja u pripremi stvarnih opažanja.
AO na uslugu interferometrije
VLT interferometar (VLTI) kombinira zvjezdanu svjetlost snimljenu s dva ili više teleskopa 8,2-VLT jedinica (kasnije i s četiri pomična 1,8-m pomoćna teleskopa) i omogućava znatno povećanje razlučivosti slike. Svjetlosni zraci teleskopa spajaju se "u fazi" (koherencijski). Polazeći od primarnih ogledala, oni prolaze brojne refleksije duž svojih različitih putanja na ukupnim udaljenostima od nekoliko stotina metara prije nego što dođu do interferometrijskog laboratorija gdje se kombiniraju unutar djelića valne duljine, tj. Unutar nanometara!
Dobitak interferometrijske tehnike je ogroman - kombiniranje svjetlosnih zraka od dva teleskopa odvojena 100 metara omogućuje promatranje detalja koje bi se inače mogao riješiti samo jednim teleskopom promjera 100 metara. Sofisticirano smanjenje podataka potrebno je za tumačenje interferometrijskih mjerenja i za određivanje važnih fizičkih parametara promatranih objekata poput promjera zvijezda, itd., Usp. ESO PR 22/02.
VLTI mjeri stupanj koherencije kombiniranih snopova izražen kontrastom opaženog interferometrijskog obruba. Što je viši stupanj koherencije između pojedinih zraka, to je jači izmjereni signal. Uklanjanjem aberacija valnih fronta uvedenih atmosferskom turbulencijom, MACAO-VLTI sustavi enormno povećavaju učinkovitost kombiniranja pojedinih teleskopskih zraka.
U procesu interferometrijskog mjerenja, zvjezdano svjetlo mora se ubrizgati u optička vlakna koja su izuzetno mala da bi ispunila svoju funkciju; promjera svega 6 mm (0,006 mm). Bez djelovanja MACAO-a, "preusmjeravanja", u vlakna se može ubrizgati samo mali dio zvjezdane svjetlosti, snimljene teleskopima, a VLTI ne bi radio na vrhuncu učinkovitosti za koji je dizajniran.
MACAO-VLTI sada će omogućiti povećanje faktora 100 u ubrizgavanom svjetlosnom toku - to će se detaljno testirati kada dva teleskopa VLT jedinice, oba opremljena MACAO-VLTI, rade zajedno. Međutim, vrlo dobri rezultati koji su zapravo postignuti prvim sustavom čine inženjere vrlo uvjerenima da će zaista biti postignut dobitak tim redoslijedom. Ovaj krajnji test bit će proveden čim drugi MACAO-VLTI sustav bude instaliran kasnije ove godine.
Prvo svjetlo MACAO-VLTI
Nakon mjesec dana instalacijskih radova i praćenja pomoću umjetnog izvora svjetlosti instaliranog u žarište Nasmyth KUEYEN-a, MACAO-VLTI je 18. travnja imao „Prvo svjetlo“ kada je primio „pravu“ svjetlost iz nekoliko astronomskih objekata.
Tijekom prethodnih testova performansi za mjerenje poboljšanja slike (oštrina, koncentracija svjetlosne energije) u bliskim infracrvenim spektralnim pojasevima na 1,2, 1,6 i 2,2m, MACAO-VLTI je provjeren pomoću prilagođene infracrvene testne kamere razvijene za to svrha ESO-a. Ovaj intermedijarni test bio je potreban da bi se osiguralo pravilno funkcioniranje MACAO-a prije nego što se koristi za ubacivanje ispravljenog snopa svjetlosti u VLTI.
Nakon samo nekoliko noći ispitivanja i optimizacije različitih funkcija i radnih parametara, MACAO-VLTI bio je spreman za korištenje u astronomskim promatranjima. Slike dolje snimljene su u prosječnim uvjetima gledanja i prikazuju poboljšanje kvalitete slike pri uporabi MACAO-VLTI.
MACAO-VLTI - Prve slike
Evo nekih prvih slika dobivenih testnom kamerom na prvom MACAO-VLTI sustavu, koji je sada instaliran na 8,2-metarskom teleskopu VLT KUEYEN.
PR fotografije 12b-c / 03 prikazuju prvu sliku u infracrvenom K-opsegu (talasna dužina 2,2 m) zvijezde (vizualna veličina 10) dobivenom bez i s korekcijama slike pomoću prilagodljive optike.
PR Photo 12d / 03 prikazuje jednu od najboljih slika dobivenih s MACAO-VLTI tijekom ranih testova. Pokazuje Strehl omjer (mjera koncentracije svjetlosti) koji ispunjava specifikacije prema kojima je izgrađen MACAO-VLTI. Ovo ogromno poboljšanje korištenja AO tehnika jasno je pokazano u PR Photo 12e / 03, s nekorigiranim profilom slike (lijevo) teško je vidljivim u usporedbi s ispravljenim profilom (desno).
PR Photo 11f / 03 demonstrira korektivne mogućnosti MACAO-VLTI pri korištenju slabe vodeće zvijezde. Ispitivanja korištenjem različitih spektralnih tipova pokazala su da granična vizualna veličina varira između 16 za B-zvijezde ranog tipa i oko 18 za M-zvijezde kasnog tipa.
Astronomski objekti viđeni na difrakcijskoj granici
Sljedeći primjeri opažanja MACAO-VLTI dva poznata astronomska objekta dobiveni su kako bi se privremeno procijenile mogućnosti istraživanja koje se sada otvaraju s MACAO-VLTI. Možda ih se može usporediti sa slikama koje se temelje na svemiru.
Galaktički centar
Središte naše vlastite galaksije nalazi se u zviježđu Strijelca na udaljenosti od oko 30 000 svjetlosnih godina. PR fotografija 12h / 03 prikazuje infracrveni prikaz ovog područja kratkog izlaganja, dobiven od strane MACAO-VLTI tijekom rane faze ispitivanja.
Nedavna opažanja AO-a koja koriste NACO postrojenje na VLT-u pružaju uvjerljiv dokaz da se supermasivna crna rupa s 2,6 milijuna solarnih masa nalazi u samom središtu, usp. ESO PR 17/02. Ovaj rezultat, temeljen na astrometrijskim promatranjima zvijezde koja se kreće oko crne rupe i približava joj se unutar udaljenosti od samo 17 svjetlosnih sati, ne bi bila moguća bez slika ograničene razlučivosti difrakcije.
Eta Carinae
Eta Carinae jedna je od najtežih poznatih zvijezda, s masom koja vjerojatno prelazi 100 solarnih masa. To je oko 4 milijuna puta svjetlije od Sunca, što ga čini jednom od najsjajnijih zvijezda poznatih.
Takva masivna zvijezda ima relativno kratki vijek trajanja od oko milijun godina i - mjerena u kozmičkom vremenskom rasponu - Eta Carinae se vjerojatno formirala tek nedavno. Ova je zvijezda vrlo nestabilna i sklona nasilnim ispadima. Oni su uzrokovani vrlo visokim zračnim tlakom u gornjim slojevima zvijezde, koji tijekom silovitih erupcija koje mogu trajati nekoliko godina puše značajne dijelove tvari na "površini" u svemir. Posljednji od tih izbijanja dogodio se između 1835. i 1855. godine, a dosegao je vrhunac 1843. Unatoč razmjerno velikoj udaljenosti - nekih 7.500 do 10.000 svjetlosnih godina - Eta Carinae nakratko je postala druga najsjajnija zvijezda na nebu u to vrijeme (s prividnom magnitude -1 ), samo ga je nadmašio Sirius.
Frosty Leo
Frosty Leo je zvijezda magnitude 11 (nakon AGB) okružen omotačem plina, prašine i velike količine leda (otuda i naziv). Pridružena maglica je oblika „leptira“ (bipolarna morfologija) i jedan je od najpoznatijih primjera kratke prijelazne faze između dva kasna evolucijska stadija, asimptotske gigantske grane (AGB) i slijedećih planetarnih maglina (PNe).
Za objekt s tri solarne mase poput ovog, vjeruje se da ova faza traje samo nekoliko tisuća godina, treptaj očiju u životu zvijezde. Dakle, predmeti poput ovog vrlo su rijetki, a Mrazni Leo je jedan od najbližih i najsjajnijih među njima.
Izvorni izvor: ESO News Release
