Kreditna slika: ESO
Ekipa inženirjev iz evropskega južnega observatorija je nedavno preizkusila novo napravo za prilagodljivo optiko na zelo velikem teleskopu (VLT) na observatoriju Paranal v Čilu. Ta tehnologija prilagodi slike, ki jih je posnel teleskop, da odstrani izkrivljanje, ki ga povzroči Zemljina atmosfera? kot da bi jih videli iz vesolja. Naslednji korak bo povezati podobne sisteme z vsemi teleskopi v objektu in jih nato povezati v velikem nizu. To bi moralo opazovalnici reševati predmete 100-krat hitreje kot danes.
18. aprila 2003 je ekipa inženirjev iz ESO slavila uspešen dosežek prve luči za napravo Adaptive Optics MACAO-VLTI na zelo velikem teleskopu (VLT) v observatoriju Paranal (Čile). To je drugi sistem prilagodljive optike (AO), ki je začel delovati v tem observatoriju po NACO (ESO PR 25/01).
Dosegljiva ostrina slike zemeljskega teleskopa je običajno omejena z vplivom atmosferskih turbulenc. Vendar pa s tehnikami prilagodljive optike (AO) lahko to večjo pomanjkljivost premagamo, tako da teleskop ustvari slike, ki so teoretično čim bolj ostre, tj. Kot da bi bile posnete iz vesolja.
Akronim “MACAO” pomeni “Multi Application Curvyure Adaptive Optics”, ki se nanaša na poseben način izvajanja optičnih popravkov, ki “odpravljajo” zamegljen učinek atmosferskih turbulenc.
Objekt MACAO-VLTI je bil razvit na ESO. Gre za zelo zapleten sistem, od katerega bodo pod teleskope (v prostorih Coud?) Nameščeni štirje, vsak za 8,2-metrski teleskop VLT. Ti sistemi popravljajo popačenja svetlobnih žarkov z velikih teleskopov (ki jih povzročajo atmosferske turbulence), preden se usmerijo proti skupnemu fokusu na VLT Interferometer (VLTI).
Namestitev štirih enot MACAO-VLTI, od katerih je prva že postavljena, bo pomenila nič manj kot revolucijo v interferometriji VLT. Zaradi povezanega 100-kratnega povečanja občutljivosti VLTI bo izjemen velik učinek.
Povedano z enostavnimi besedami, z MACAO-VLTI bo mogoče opazovati nebesne objekte 100-krat hitreje kot zdaj. Kmalu bodo astronomi tako lahko dobili močne meje z VLTI (ESO PR 23/01) velikega števila predmetov, ki so bili doslej nedosegljivi s to močno tehniko opazovanja, npr. zunanje galaksije. Tako slike in spektri z visoko ločljivostjo bodo odprli povsem nove perspektive v ekstragalaktičnih raziskavah in tudi pri preučevanju številnih šibkih predmetov v lastni galaksiji Mlečna pot.
V tem obdobju je bil s pomočjo številnih opazovanj nameščen, integriran in preizkušen prvi od štirih pripomočkov MACAO-VLTI. Za te teste je bila posebej razvita infrardeča kamera, ki je omogočala natančno oceno zmogljivosti. Omogočil je tudi nekaj prvih, spektakularnih pogledov na različne nebesne objekte, od katerih so nekateri prikazani tukaj.
MACAO - naprava za prilagodljivo ukrivljenost z več aplikacijami
Sistemi prilagodljive optike (AO) delujejo s pomočjo računalniško nadzorovanega deformabilnega ogledala (DM), ki preprečuje izkrivljanje slike, ki ga povzroča atmosferska turbulenca. Temelji na optičnih popravkih v realnem času, izračunanih na podlagi slikovnih podatkov, ki jih dobimo s pomočjo "velikega hitrosti", ki je bil dosežen s "senzorjem valovnih čel" (s posebno kamero), in to več sto krat na sekundo.
Sistem prilagodljive optike ukrivljenosti ESO Multi Application (MACAO) uporablja 60-elementno bimorfno deformabilno zrcalo (DM) in 60-elementni senzor zakrivljenosti valovnih čel, s srčnim utripom 350 Hz (krat na sekundo). S to visoko prostorsko in časovno korekcijsko močjo lahko MACAO skorajda ponovno vzpostavi teoretično možno ("difrakcijsko omejeno") kakovost 8,2-metrskega teleskopa VLT v bližnjem infrardečem območju spektra, pri valovni dolžini približno 2 m. Nastala ločljivost slike (ostrina) v višini 60 mili-arcsec je izboljšanje za več kot faktor 10 v primerjavi s standardnimi opažanji z omejenim vidom. Brez koristi AO tehnike bi lahko takšno ostrino slike dobili le, če bi teleskop postavili nad zemeljsko atmosfero.
Tehnični razvoj MACAO-VLTI v sedanji obliki se je začel leta 1999, projekt pa je s pregledom v 6 mesecih hitro dosegel križarsko hitrost. Učinkovita zasnova je plod zelo plodnega sodelovanja med AO oddelkom ESO in evropsko industrijo, ki je prispeval s skrbnim izdelovanjem številnih visokotehnoloških komponent, vključno z bimorph DM-om s 60 aktuatorji, hitro odzivnim pritrdilnim nagibom in mnogi drugi. Sestavljanje, preizkuse in prilagajanje zmogljivosti tega zapletenega sistema v realnem času je prevzelo osebje ESO-Garching.
Namestitev na Paranalu
Prvi zaboji 60+ kubičnih metrov z deli MACAO so prispeli v observatorij Paranal 12. marca 2003. Kmalu zatem so inženirji in tehniki ESO začeli mukotrpno sestavljanje tega zapletenega instrumenta, pod 8,2-metrskim teleskopom KUEYEN (VLT) ( prej UT2).
Sledili so skrbno načrtovani shemi, ki je vključevala namestitev elektronike, vodnega hlajenja, mehanskih in optičnih komponent. Na koncu so opravili zahtevno optično poravnavo in dostavili popolnoma sestavljen instrument en teden pred načrtovanimi prvimi testnimi opazovanji. Ta dodatni teden je bil zelo dobrodošla in koristna priložnost za izvedbo številnih testov in umerjanj za pripravo dejanskih opazovanj.
AO v službi Interferometrije
Interferometer VLT (VLTI) združuje zvezdno svetlobo, ki jo zajemata dva ali več teleskopov 8,2-enot VLT (kasneje tudi iz štirih premičnih 1,8-metrskih pomožnih teleskopov) in omogoča močno povečanje ločljivosti slike. Svetlobni žarki iz teleskopov so združeni "v fazi" (skladno). Ko se začnejo pri primarnih ogledalih, se podvržejo številnim odsevom po svojih različnih poteh v skupnih razdaljah nekaj sto metrov, preden pridejo do interferometričnega laboratorija, kjer so združeni na del valovne dolžine, to je znotraj nanometrov!
Dobitek z interferometrično tehniko je ogromen - združevanje svetlobnih žarkov z dveh teleskopov, ločenih 100 metrov, omogoča opazovanje podrobnosti, ki bi jih sicer lahko rešil le en teleskop s premerom 100 metrov. Prefinjeno zmanjšanje podatkov je potrebno za razlago interferometričnih meritev in za sklepanje pomembnih fizičnih parametrov opazovanih objektov, kot so premeri zvezd itd., Prim. ESO PR 22/02.
VLTI meri stopnjo skladnosti kombiniranih žarkov, izraženo s kontrastom opazovanega vzorca interferometričnih obrob. Višja kot je stopnja skladnosti med posameznimi žarki, močnejši je izmerjeni signal. Sistemi MACAO-VLTI z odstranjevanjem aberacij ob valovih, ki jih prinaša atmosferska turbulenca, močno povečajo učinkovitost kombiniranja žarkov posameznih teleskopov.
Pri interferometričnem merjenju je treba zvezdno svetlobo vbrizgati v optična vlakna, ki so izredno majhna, da lahko opravljajo svojo funkcijo; premera le 6 mm (0,006 mm). Brez "ponovnega ostrenja" MACAO lahko v vlakna vbrizga le majhen delček zvezdne svetlobe, ki ga ujamejo teleskopi, in VLTI ne bi deloval na vrhuncu učinkovitosti, za katerega je bil zasnovan.
MACAO-VLTI bo zdaj omogočil pridobitev faktorja 100 pri vbrizganem svetlobnem toku - to bomo podrobno preizkusili, ko dva teleskopa VLT Unit, oba opremljena z MACAO-VLTI, delujeta skupaj. Vendar pa zelo dobre zmogljivosti, ki so bile dejansko dosežene s prvim sistemom, inženirje zelo prepričajo, da bodo v tem primeru resnično dosegli koristi. Ta končni test bo opravljen takoj, ko bo pozneje letos nameščen drugi sistem MACAO-VLTI.
Prva luč MACAO-VLTI
Po enem mesecu inštalacijskega dela in po preizkusih z umetnim svetlobnim virom, nameščenim v središču Nasmyth v KUEYEN-u, je MACAO-VLTI 18. aprila dobil "prvo luč", ko je prejel "pravo" svetlobo iz več astronomskih objektov.
Med predhodnimi preizkusi zmogljivosti za merjenje izboljšanja slike (ostrina, koncentracija svetlobne energije) v skoraj infrardečih spektralnih pasovih pri 1,2, 1,6 in 2,2 µm je bil MACAO-VLTI preverjen s pomočjo prilagojene infrardeče testne kamere, razvite za to namen ESO. Ta vmesni preskus je bil potreben za zagotovitev pravilnega delovanja MACAO, preden se uporabi za dovajanje popravljenega snopa svetlobe v VLTI.
Po samo nekaj nočnih testiranjih in optimizaciji različnih funkcij in delovnih parametrov je bil MACAO-VLTI pripravljen za uporabo za astronomska opazovanja. Spodnje slike so posnete v povprečnih pogojih gledanja in ponazarjajo izboljšanje kakovosti slike pri uporabi MACAO-VLTI.
MACAO-VLTI - Prve slike
Tu je nekaj prvih slik, pridobljenih s testno kamero v prvem sistemu MACAO-VLTI, ki je zdaj nameščen na 8,2-metrski teleskop VLT KUEYEN.
PR fotografije 12b-c / 03 prikazujejo prvo sliko v infrardečem K-pasu (valovna dolžina 2,2 m) zvezde (vidna magnituda 10), dobljeno brez in s popravki slike s pomočjo prilagodljive optike.
PR Photo 12d / 03 prikazuje eno najboljših slik, pridobljenih z MACAO-VLTI med zgodnjimi testi. Prikazuje Strehlovo razmerje (merilo koncentracije svetlobe), ki izpolnjuje specifikacije, v skladu s katerimi je bil zgrajen MACAO-VLTI. To ogromno izboljšanje pri uporabi AO tehnik je nazorno prikazano v PR Photo 12e / 03, pri čemer je nepopravljen profil slike (levo) komaj viden v primerjavi s popravljenim profilom (desno).
PR Photo 11f / 03 prikazuje korekcijske sposobnosti MACAO-VLTI pri uporabi šibke vodilne zvezde. Testi z različnimi spektralnimi tipi so pokazali, da se omejevalna jakost vida giblje med 16 za zgodnje B-zvezde in približno 18 za pozne vrste M-zvezd.
Astronomski objekti, vidni na meji difrakcije
Naslednji primeri opazovanja MACAO-VLTI dveh znanih astronomskih predmetov so bili pridobljeni, da bi začasno ovrednotili raziskovalne možnosti, ki se zdaj odpirajo z MACAO-VLTI. Morda jih je mogoče primerjati s slikami iz vesolja.
Galaktični center
Središče naše lastne galaksije se nahaja v ozvezdju Strelca na razdalji približno 30.000 svetlobnih let. PR Photo 12h / 03 prikazuje infrardeči pogled na to regijo s kratko izpostavljenostjo, ki ga je MACAO-VLTI pridobil v zgodnji fazi testiranja.
Nedavna opazovanja AO, ki uporabljajo NACO v VLT, zagotavljajo prepričljiv dokaz, da se v samem središču nahaja supermasivna črna luknja z 2,6 milijona sončnih mas, prim. ESO PR 17/02. Ta rezultat, ki temelji na astrometričnih opazovanjih zvezde, ki kroži okoli črne luknje in se ji približa na razdaljo le 17 svetlobnih ur, ne bi bil mogoč brez slik z omejeno ločljivostjo difrakcije.
Eta Carinae
Eta Carinae je ena najtežjih zvezd, znanih, z maso, ki verjetno presega 100 sončnih mas. Je približno 4 milijone krat svetlejši od Sonca, zaradi česar je ena najbolj svetlečih zvezd znana.
Tako velika zvezda ima samo kratko življenjsko dobo približno milijon let in - merjena v kozmičnem časovnem merilu - se je morala Eta Carinae oblikovati že pred kratkim. Ta zvezda je zelo nestabilna in nagnjena k nasilnim izbruhom. Povzročajo jih zelo visok sevalni tlak v zgornjih plasteh zvezde, ki med silovitimi izbruhi, ki lahko trajajo več let, vpihne pomembne dele snovi na "površini" v vesolje. Zadnji od teh izbruhov se je zgodil med letoma 1835 in 1855 in dosegel vrhunec leta 1843. Kljub razmeroma veliki razdalji - od 7.500 do 10.000 svetlobnih let - je Eta Carinae na kratko postala druga najsvetlejša zvezda na nebu v tistem času (z navidezno magnitudo -1 ), ki jih je presegel le Sirius.
Zmrzljiv Leo
Frosty Leo je zvezda magnitude 11 (po AGB), ki jo obdaja ovojnica plina, prahu in velike količine ledu (od tod tudi ime). Povezana meglica je „metuljaste“ oblike (bipolarna morfologija) in je eden najbolj znanih primerov kratke prehodne faze med dvema poznima evolucijskima fazama, asimptotično orjaško vejo (AGB) in poznejšimi planetarnimi meglicami (PNe).
Za objekt s tremi sončnimi masami, kot je ta, naj bi ta faza trajala le nekaj tisoč let, kar je pomežiknilo v oči zvezde. Tako so predmeti, kot je ta, zelo redki in Frosty Leo je eden izmed najbližjih in najsvetlejših med njimi.
Izvirni vir: ESO News Release
