Obrázkový kredit :: Keck
10-metrové observatórium Keck II urobilo v poslednom čase dôležitý krok vpred, keď začalo pozorovania pomocou nového systému adaptívnej optiky. Systém používa laser na vytvorenie falošnej hviezdy asi 90 kilometrov na oblohe - počítač ju potom môže použiť na výpočet spôsobu odstránenia účinkov atmosférických porúch. Adaptívna optika sa používa na menších ďalekohľadoch, ale toto je prvýkrát, keď sa používa na ďalekohľade tak veľkom, ako je mohutný Keck II; prispôsobenie observatória trvalo deväť rokov.
Nedávno na W.M. došlo k významnému medzníku v astronomickej histórii. Keck Observatory, keď vedci prvýkrát použili laser na vytvorenie umelej vodiacej hviezdy na 10-metrovom ďalekohľade Keck II, aby korigovali rozmazanie hviezdy pomocou adaptívnej optiky (AO). Laserové vodiace hviezdy sa používajú na menších ďalekohľadoch, je to však ich prvé úspešné použitie na súčasnej generácii najväčších svetových ďalekohľadov. Výsledný obrázok (obrázok 1), zachytený infračervenou kamerou NIRC2, bol prvou demonštráciou systému adaptívnej optiky s vodiacou hviezdou (LGS AO) na veľkom ďalekohľadu. Po dokončení bude systém LGS AO znamenať novú éru astronómie, v ktorej budú môcť astronómovia s jasnosťou adaptívnej optiky vidieť prakticky akýkoľvek objekt na oblohe.
„Toto je jeden z najpríjemnejších momentov všetkých mojich rokov v Kecku,“ poznamenal dr. Frederic Chaffee, riaditeľ W.M. Keck Observatórium večer boli vykonané pozorovania. „Rovnako ako pri každom pozitívnom prvom svetelnom výsledku je ešte veľa potrebné urobiť, aby sa systém mohol považovať za funkčný. Ale rovnako ako každý pozitívny prvý ľahký výsledok ukazuje, že sa to dá urobiť, a dáva nám veľký optimizmus, že naše ciele nie sú nemožné sny, ale sú skôr dosiahnuteľnou realitou. “
Adaptívna optika je technika, ktorá spôsobila revolúciu v pozemnej astronómii prostredníctvom jej schopnosti odstrániť rozmazanie hviezdneho svetla spôsobeného zemskou atmosférou. Jeho požiadavka na relatívne jasnú „vodiacu hviezdu“ v rovnakom zornom poli ako vedecký objekt štúdie vo všeobecnosti obmedzila použitie AO na približne jedno percento objektov na oblohe.
Na prekonanie tohto obmedzenia v roku 1994 W.M. Observatórium Keck začalo pracovať s Lawrence Livermore National Labs (LLNL) na vývoji systému umelých sprievodných hviezd. Použitím lasera vytvoríte „virtuálnu hviezdu“? Astronómovia môžu študovať akýkoľvek objekt v blízkosti oveľa slabších (až do 19. veľkosti) objektov s adaptívnou optikou a znižovať svoju závislosť od jasných, prirodzene sa vyskytujúcich sprievodných hviezd. Ak tak urobíte, zvýši sa pokrytie oblohy pre systém adaptívnej optiky Keck z odhadovaného jedného percenta všetkých objektov na oblohe na viac ako 80 percent.
"Táto nová schopnosť použitia laserovej vodiacej hviezdy s veľkým ďalekohľadom vyzvala astronómov, aby začali skúmať nočnú oblohu oveľa komplexnejším spôsobom," uviedol Adam Contos, optický inžinier na W.M. Keck Observatory. "V budúcnosti by som očakával, že väčšina veľkých observatórií bude inštalovať podobné systémy, aby využili výhody tohto neuveriteľného vylepšenia ich schopností AO."
V januári 2001, po viac ako siedmich rokoch vývoja, tímy Keck a LLNL oslávili dokončenie systému laserových vodiacich hviezd Keck. Umelá hviezda je výsledkom, keď svetlo z 15-wattového farbiaceho lasera spôsobí, že prirodzene sa vyskytujúca vrstva atómov sodíka žiari asi 90 km (56 míľ) nad zemským povrchom. Trvalo by ďalšie dva roky dômyselného výskumu a dizajnu, kým by sa laserový systém mohol integrovať do adaptívneho optického systému Keck II.
V skorých ranných hodinách 20. septembra sa všetky subsystémy konečne spojili, aby odhalili jedinečnú schopnosť systému Keck LGS AO a jeho potenciál vyriešiť mimoriadne slabé objekty. Systém sa uzamkol na 15. hviezdnej magnitúde, člena známeho binárneho T Tauri, ktorý sa volá HK Tau, a odhalil podrobnosti o kruhovom disku sprievodnej hviezdy. Bolo to prvýkrát, čo adaptačný optický systém na veľmi veľkom ďalekohľade použil umelú vodiacu hviezdu na vyriešenie slabého objektu.
Hlavnou výzvou, ktorej čelil tím LGS AO, bolo, aké úspešné by bolo úsilie o integráciu a dosiahnutie dobrých meraní výkonnosti pre každý požadovaný subsystém. Znepokojuje to výkon lasera a jeho bodová kvalita, prevádzka systému riadenia laserovej premávky, schopnosť nových senzorov blokovať slabšie vodiace hviezdy a schopnosť optimalizovať kvalitu obrazu pomocou presného pochopenia odchýlok, ktoré by mohli nemerali sa pomocou laserovej vodiacej hviezdy, všetky boli započítané do večerného pozorovania.
"Prvé svetlo bolo vynikajúce úsilie tímu," povedal Dr. Peter Wizinowich, vedúci tímu tímu adaptívnej optiky na W.M. „Bolo veľmi uspokojivé, aby každý z mnohých subsystémov fungoval pri našom prvom pokuse tak dobre. Citát Virgil, Audentes Fortuna Juvat, dáva prednosť odvážnym. “
Kvalita snímok prvého svetla LGS AO bola mimoriadne vysoká. Zatiaľ čo systém Keck LGS AO bol uzamknutý na 14. hviezdnej magnitúre, zaznamenal „Strehlove pomery“ 36 percent (pri vlnovej dĺžke 2,1 mikrónu, expozičný čas 30 sekúnd, obrázok 3), v porovnaní so štyrmi percentami pre nekorigované obrázky. Strehlove pomery merajú mieru, do akej sa optický systém blíži k dokonalosti „obmedzenej difrakcie“ alebo k teoretickému limitu výkonu ďalekohľadu.
Ďalším ukazovateľom výkonnosti, „úplná šírka pri polovici maxima“ (FWHM), pre túto 14. hviezdu veľkosti bola 50 milisekúnd, v porovnaní s 183 milisekúnd pre nekorigovaný obraz. Merania FWHM pomáhajú astronómom určiť skutočné hrany objektu, kde môže byť detekcia nepresná alebo obtiažna. Meranie 50 milisekúnd je približne rovnocenné s možnosťou rozlíšiť pár svetlometov v New Yorku, keď stojíme v Los Angeles.
Počas celého večera sa laserová vodiaca hviezda udržiavala stabilná a jasná a žiarila v približnej magnitúde 9,5, asi 25-krát slabejšia, než je viditeľné pre ľudské oko, ale je ideálna pre systém adaptívnej optiky Keck na meranie a korekciu atmosférických skreslení.
Ešte predtým, ako sa dá systém Keck LGS AO považovať za plne funkčný, prebiehajú ďalšie práce. Systém Keck LGS AO bude k dispozícii budúci rok pre obmedzené vedecké poznatky o rizikách, s úplným nasadením v komunite používateľov Keck v roku 2005.
„Aj pri tomto prvom teste sa astronómovia už teraz snažia používať laserový vodiaci hviezdny systém na štúdium vzdialených galaxií s bezprecedentným rozlíšením a silou,“ povedal Dr. David Le Mignant, vedecký pracovník v oblasti adaptívnej optiky na W.M. Keck Observatory, Kalifornská asociácia pre výskum v astronómii. „Do budúceho roka sa na štúdium bohatej histórie vzniku skorých galaxií použije adaptívna optika.“
Význam tohto prelomu pre svetovú astronómiu zhrnul Dr. Matt Mountain, riaditeľ Observatória Gemini, ktoré prevádzkuje dvojité 8 metrové ďalekohľady, jeden na Mauna Kea a druhý na Cerro Pachon v Čile: „Toto je kritický míľnik pre všetky pozemné astronómie, nielen pre našu súčasnú generáciu ôsmich až 10 metrov ďalekohľadov triedy, ale aj pre naše sny o 30 metrov ďalekohľadoch. “
Členmi tímu zodpovednými za systém Keck LGS AO sú Antonin Bouchez, Jason Chin, Adam Contos, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Chris Neyman, Paul Stomski, Doug Summers, Marcos van Dam a Peter Wizinowich. z WM Tím poďakoval svojim spolupracovníkom v LLNL: Dee Pennington, Curtis Brown a Pam Danforth.
Systém adaptívnej optickej laserovej vodiacej hviezdy bol financovaný W.M. Nadácia Keck.
W.M. Observatórium Keck je prevádzkované Kalifornskou asociáciou pre výskum v astronómii, vedeckým partnerstvom kalifornského technologického inštitútu.
Pôvodný zdroj: Keck News Release
