Kreditna slika: UC Berkeley
Univerza Kalifornije, Berkeley, astronomi so izkoristili pred kratkim nameščen laserski vodilni sistem zvezd v UC-jevem observatoriju Lick, da so dobili ostre slike, ki ne bleščajo na rahlih prašnih diskih oddaljenih masivnih zvezd. Slike jasno kažejo, da zvezde, dvakrat do trikrat večje od sonca, tvorijo enako kot zvezde sončnega tipa - znotraj vrtinčastega sferičnega oblaka, ki se zruši v disk, kot tisto, iz katerega je vzniknilo sonce in njegovi planeti.
Rumeni laserski žarek, ki je prelisičil nebesa nad opazovalnico Lik, je začel delovati na 10-metrskem teleskopu Shane, ki je razširil uporabo sistema "gumijastega ogledala" teleskopa, imenovanega prilagodljiva optika, na celotno nočno nebo. Zaradi dodatka laserja je Lick edini opazovalni center, ki omogoča lasersko vodilno zvezdo za rutinsko uporabo.
Ekipa UC Berkeley in njeni kolegi iz centra za prilagodljivo optiko in Nacionalni laboratorij Lawrence Livermore (LLNL) UC Santa Cruz poročajo o svojih rezultatih v številki revije Science z dne 27. februarja.
"Paradigma za zvezde, kot je naše sonce, je gravitacijski kolaps oblaka na protostar in disk, ki je podoben palačinki, vendar obstaja nekaj mase, pri kateri to ne more delovati - svetilnost zvezde postane zadostna za motnjo diska in razpada se tako hitro, ko se vleče skupaj, "je dejal James R. Graham, profesor astronomije na UC Berkeley. "Naši podatki kažejo, da standardna paradigma modela še vedno deluje za zvezde, ki so dva do trikrat bolj velike kot sonce."
"Brez prilagodljive optike bi od tal videli le veliko mehko barvo in ne bi mogli zaznati nobene drobne strukture okoli virov," je dodal Marshall D. Perrin, študent UC Berkeley. "Naša opažanja zagotavljajo močno podporo nastajajočemu pogledu, da se zvezde z nizko in vmesno maso oblikujejo na podoben način."
Prilagodljivi optični sistem, ki odstranjuje zameglitvene vplive atmosferskih turbulenc, je bil dodan Lick-ovemu telesu Shane leta 1996. Vendar kot vsi drugi teleskopi s prilagodljivo optiko danes, vključno z dvojnim 10-metrskim teleskopom Keck na Havajih, je imel teleskop Lick zanašati se na svetle zvezde v vidnem polju in tako zagotoviti referenco, ki je potrebna za odstranjevanje zameglitve. Le približno en do 10 odstotkov predmetov na nebu je dovolj blizu svetle zvezde, da lahko deluje tak "naravni" vodilni zvezdni sistem.
Natrijev laser za barvanje, ki sta ga razvila znanstvenika asa laser Deanna M. Pennington in Herbert Friedman iz LLNL, končno dokonča sistem prilagodljive optike, tako da ga lahko astronomi uporabljajo za ogled katerega koli dela neba, ne glede na to, ali je svetla zvezda v bližini.
Laserski teleskop privezan v izvrtino teleskopa Lick osvetli ozek žarek približno 60 milj skozi burno območje v zgornjo atmosfero, kjer laserska svetloba stimulira atome natrija, da absorbirajo in ponovno oddajajo svetlobo iste barve. Natrij izvira iz mikrometeoritov, ki plameni in izhlapijo, ko vstopijo v Zemljino atmosfero.
Rumena žareča pika, ustvarjena v atmosferi, je enakovredna zvezdi devete magnitude - približno 40-krat krajša, kot jo lahko vidi človeško oko. Kljub temu zagotavlja enakomeren vir svetlobe, enako učinkovit kot svetla daljna zvezda.
"To svetlobo uporabljamo za merjenje turbulenc v atmosferi preko našega teleskopa stotine krat na sekundo, nato pa uporabimo te informacije, da oblikujemo posebno fleksibilno ogledalo tako, da ko svetloba, tako iz laserja kot cilja, ste Če pogledamo, odbija od njega, se posledice turbulence odstranijo, "je povedala Claire Max, profesorica astronomije in astrofizike v UC Santa Cruz, namestnica direktorja Centra za prilagodljivo optiko in raziskovalka LLNL, ki si prizadeva za več več kot 10 let za razvoj laserskega sistema vodilnih zvezd.
V enem prvih testiranj tega sistema sta Graham in Perrin teleskop usmerila na redke, mlade, masivne zvezde, imenovane Herbig Ae / Be zvezde, ki so meglene od tal in običajno preveč omedleve, da bi jih lahko posneli naravni optični vodilni zvezdi. Zvezde Herbig Ae / Be, ki imajo maso med 1,5 in 10-krat večjo od sonca in verjetno manj kot 10 milijonov let, naj bi bile začetki masivnih zvezd - zvezde, ki se bodo končale kot vroče, zvezde tipa A Sirius in Vega. Zvezde Herbig Ae / Be je pred leti katalogiziral astronomer UC Santa Cruz George Herbig, zdaj na Univerzi na Havajih.
Najbolj množične zvezde Herbig Ae / Be so zelo zanimive, saj so tiste, ki so bile podvržene eksplozijam supernove, ki sesajo galaksijo s težkimi atomi, kar omogoča trdne planete in celo življenje. Sprožijo tudi nastajanje zvezd v bližnjih oblakih.
Kar so videli astronomi, je bilo zelo podobno znani sliki zvezde T Tauri, ki so formativne stopnje zvezd do 50 odstotkov večje od našega sonca in stare do 100 milijonov let. Slike obeh zvezd Herbig Ae / Be jasno prikazujejo temno črto, ki ločuje vsako zvezdo, ki jo povzroči disk, ki blokira zvezdek svetel bleščanje, in žareči sferični halo prahu in plina, ki obdaja zvezdo in disk. V vsaki zvezdi se lahko zdi, da s polov akrektorskega diska izstopata dva curka plina in prahu.
Dve zvezdi, ki sta bili katalogizirani kot LkH (198 in LkH (233 (viri vodikovega alfa-alfa)), sta oddaljeni 2.000 oziroma 3.400 svetlobnih let v oddaljenem območju galaksije Mlečna pot.
"Material iz protozvezdnega oblaka ne more pasti neposredno v otroško zvezdo, zato najprej pristane v akrektorskem disku in se premika navznoter, da pade na zvezdo, potem ko je izgubil svoj kotni zagon," je pojasnil Perrin. „Ta postopek prenosa kotnega impulza, skupaj z evolucijo magnetnih polj, vodi do sprožitve bipolarnih odtokov. Ti odlivi sčasoma odstranijo ovojnico, tako da novorojenčka obkroži nageljni disk. V nekaj milijonih let se preostali material na disku nabere, za seboj pa ostane le mlada zvezda. "
Perrin je dodal, da je vesoljski teleskop Hubble zagotovil "zelo jasne, nedvoumne slike diskov in odlivov okoli zvezd T Tauri", kar potrjuje teorije o nastanku zvezd, kot je naše sonce. Toda zaradi sorazmerne redkosti zvezd Herbig Ae / Be takšnih jasnih podatkov za te zvezde doslej še ni, je dejal.
Astronomi so predlagali, da se iz trka dveh ali več zvezd ali v nemirnem oblaku tvorijo zelo masivne zvezde, za razliko od vrtinčenega diskrecijskega diska. Zanimivo je, da se je tretja zvezda, ki sta jo Graham in Perrin istega dne posnela, izkazala za dve sonce podobni zvezdi s trakom plina in prahu, ki sta bila videti sumljivo, kot da ena zvezda zajema materijo iz druge.
Graham upa, da bo fotografiral bolj masivne zvezde Herbig Ae / Be, da bi videl, ali se standardni model nastajanja zvezd razširi na še večje zvezde. Podrobne slike zvezd Herbig Ae / Be dolgujejo toliko novemu laserskemu vodilnemu zvezdnemu sistemu kot skoraj infrardečemu polarimetru za slikanje, ki ga je zgradil Perrin in dodal Berkeleyjevi bližini infrardeče kamere (IRCAL), ki je že nameščena na teleskopu.
"Brez polarimetra svetloba iz zvezd v veliki meri zasenči strukture okoli njih," je dejal Perrin. „Polarimeter loči nepolarizirano zvezdno svetlobo od polariziranega razpršenega svetlobe od obkrožnega prahu, kar poveča zaznavnost tega prahu. Zdaj, ko smo razvili to tehniko v podjetju Lick, jo bomo lahko razširili na 10-metrske Keck-ove teleskope, ko bo sistem laserske vodilne zvezde začel delovati. "
Polarimeter razdeli svetlobo s slike na dve polarizaciji z uporabo nove vrste dvorezanjenega kristala, izdelanega iz litija, itrija in fluora (LiYF4), kar je izboljšanje v primerjavi s kristali kalcita, ki so jih uporabljali doslej.
Številne druge skupine razvijajo laserje, ki bi jih lahko uporabljali kot vodilne zvezde, vendar je Maxova skupina pred svojimi konkurenti že odkar je prvič predstavila koncept v Livermoreju. Od takrat je s sodelavci izpopolnjevala laser in programsko opremo, ki omogoča, da se ogledalo - v primeru 120-palčnega Lickovega 120-palčnega teleskopa, 3-palčno sekundarno ogledalo znotraj glavnega teleskopa - upogne ravno tik, da se odstrani utripanje zvezde.
Laser od 11 do 12 vatov je natrijev barvni laser, uravnan na frekvenco, ki bo vzbudila hladne atome natrija v atmosferi. Laser za barvanje se črpa z zelenim neodimijevim YAG laserjem, večjim bratom, ki je na voljo za doseganje zelenih millivatnih laserskih kazalcev.
"Razlog, da lahko zdaj z znanjem laserskega vodilnega sistema delujemo v znanosti, je, da se njegova zanesljivost in uporabnost toliko izboljšata," je dejal Graham. "Laser odpira prilagodljivo optiko veliko večji skupnosti."
"Mislim, da bo to Lick instrument za delovne konje," je dodal Max. “Sam laser in prilagodljiva optika sistemske strojne opreme sta precej stabilna in precej robustna. Zdaj se bodo ljudje ukvarjali z astronomijo, razvijali bodo nove tehnike opazovanja z njo, jih preizkušali na novih vrstah predmetov. Na značilen način bo dober astronom prišel in naredil stvari s svojim instrumentom, ki si jih nikoli niste predstavljali. "
Max in njeni sodelavci so na teleskopih Keck na Havajih testirali identičen laserski vodilni zvezdni sistem, vendar še ni pripravljen na rutinsko uporabo, je dejala.
"Keck uporablja isto tehnologijo, kot jo imamo pri Licku," je dejal Max. "Pričakujem, da bom videl to splošno tehnologijo, ki se uporablja na večini teleskopov, vendar z različnimi vrstami laserjev. Ljudje si izumljajo nove tipe laserjev desno in levo, zato mislim, da je igra še potrebna, da se umirijo. "
Drugi avtorji znanstvenega prispevka, razen Grahama, Perrina, Maxa in Penningtona, so povezani z Centrom za prilagodljivo optiko Nacionalne znanstvene fundacije s središčem v UC Santa Cruz: asistent raziskovalnega astronoma Paul Kalas iz UC Berkeley, James P. Lloyd iz Kalifornijski tehnološki inštitut, Donald T. Gavel iz laboratorija za prilagodljivo optiko v UC Santa Cruz in Elinor L. Gates iz UC Observatories / Lick Observatory.
Opazovanja in razvoj zvezde laserskega vodnika sta financirala National Science Foundation in ameriško ministrstvo za energetiko.
Izvirni vir: UC Berkeley News Release
