Obrazový kredit: ESO
Tím inžinierov z Európskeho južného observatória nedávno testoval nové zariadenie na adaptívnu optiku na veľmi veľkom teleskopu (VLT) na observatóriu Paranal v Čile. Táto technológia prispôsobuje snímky nasnímané ďalekohľadom na odstránenie skreslenia spôsobeného zemskou atmosférou? akoby boli vidieť z vesmíru. Ďalším krokom bude pripojenie podobných systémov ku všetkým ďalekohľadom v zariadení a ich pripojenie vo veľkom poli. To by malo observatóriu umožniť vyriešiť objekty stokrát slabšie ako dnes.
18. apríla 2003 tím inžinierov z ESO oslávil úspešné dokončenie „prvého svetla“ pre zariadenie adaptívnej optiky MACAO-VLTI na veľmi veľkom ďalekohľadu (VLT) na observatóriu Paranal (Čile). Toto je druhý systém adaptívnej optiky (AO) uvedený do prevádzky v tomto observatóriu po zariadení NACO (ESO PR 25/01).
Dosiahnuteľná ostrosť obrazu pozemného ďalekohľadu je zvyčajne obmedzená účinkom atmosférickej turbulencie. Avšak s technikami Adaptive Optics (AO) je možné túto hlavnú nevýhodu prekonať tak, že ďalekohľad vytvára obrazy, ktoré sú čo najostrejší, ako je teoreticky možné, to znamená, akoby boli snímané z vesmíru.
Skratka „MACAO“ znamená skratka „Adaptívna optika s viacnásobným použitím krivky“, ktorá sa vzťahuje na konkrétny spôsob optických korekcií, ktoré „eliminujú“ efekt rozmazania atmosférickej turbulencie.
Zariadenie MACAO-VLTI bolo vyvinuté v spoločnosti ESO. Je to veľmi komplexný systém, z ktorého štyri, jeden pre každý teleskop ďalekohľadu VLT s 8,2 m, budú inštalované pod ďalekohľadmi (v miestnosti Coud?). Tieto systémy korigujú skreslenie svetelných lúčov z veľkých ďalekohľadov (vyvolané atmosférickými turbulenciami) predtým, ako sú nasmerované na spoločné zameranie na interferometri VLT (VLTI).
Inštalácia štyroch jednotiek MACAO-VLTI, z ktorých prvá je teraz na mieste, nebude predstavovať nič iné ako revolúciu v interferometrii VLT. Výsledkom bude enormné zvýšenie efektívnosti v dôsledku pridruženého 100-násobného zvýšenia citlivosti VLTI.
Zjednodušene povedané, s MACAO-VLTI bude možné pozorovať nebeské objekty 100-krát slabšie ako teraz. Akonáhle tak budú astronómovia schopní získať interferenčné prúžky s VLTI (ESO PR 23/01) veľkého počtu objektov, ktoré boli doteraz mimo dosahu tejto výkonnej pozorovacej techniky, napr. vonkajšie galaxie. Nasledujúce obrázky a spektrá s vysokým rozlíšením otvoria úplne nové perspektívy v mimogalaktickom výskume a tiež v štúdiách mnohých slabých objektov v našej vlastnej galaxii, Mliečnej ceste.
Počas súčasného obdobia bola prvá zo štyroch zariadení MACAO-VLTI nainštalovaná, integrovaná a testovaná pomocou série pozorovaní. Pre tieto testy bola špeciálne vyvinutá infračervená kamera, ktorá umožňovala podrobné vyhodnotenie výkonu. Poskytla tiež niektoré prvé, veľkolepé pohľady na rôzne nebeské objekty, z ktorých niektoré sú tu zobrazené.
MACAO - zariadenie adaptívnej optiky zakrivenia viacerých aplikácií
Systémy Adaptive Optics (AO) pracujú pomocou počítačom riadeného deformovateľného zrkadla (DM), ktoré pôsobí proti skresleniu obrazu spôsobenému atmosférickými turbulenciami. Je založená na optických korekciách v reálnom čase vypočítaných z obrazových údajov získaných „snímačom čela vlny“ (špeciálna kamera) pri vysokej rýchlosti, stokrát za sekundu.
Systém adaptívnej adaptačnej optiky ESO Multi Application Curvature (MACAO) využíva 60-elementové bimorfné deformovateľné zrkadlo (DM) a 60-elementový snímač zakrivenia v tvare vlny, so „srdcovým rytmom“ 350 Hz (krát za sekundu). Vďaka tejto vysokej priestorovej a časovej korekčnej sile je MACAO schopné takmer obnoviť teoreticky možnú („obmedzenú difrakciu“) kvalitu obrazu 8,2-m VLT Unit Telescope v blízkej infračervenej oblasti spektra pri vlnovej dĺžke približne 2 um. Výsledné rozlíšenie obrazu (ostrosť) rádovo 60 milisekúnd je v porovnaní so štandardnými pozorovaniami s obmedzeným videním zlepšenie o viac ako desaťnásobné zlepšenie. Bez výhody techniky AO by sa takáto ostrosť obrazu dala dosiahnuť iba vtedy, ak by sa teleskop umiestnil nad zemskú atmosféru.
Technický vývoj MACAO-VLTI v jeho súčasnej podobe sa začal v roku 1999 a po preskúmaní projektu v 6-mesačných intervaloch projekt rýchlo dosiahol cestovnú rýchlosť. Efektívny dizajn je výsledkom veľmi plodnej spolupráce medzi oddelením AO v ESO a európskym priemyslom, ktorý prispel k starostlivej výrobe mnohých high-tech komponentov, vrátane bimorfu DM so 60 ovládačmi, rýchlospojky so sklopnou hlavou a mnoho dalších. Montáž, skúšky a vyladenie tohto komplexného systému v reálnom čase prevzali pracovníci spoločnosti ESO-Garching.
Inštalácia v Paranale
Prvé debny zásielky 60+ kubických s komponentmi MACAO dorazili 12. marca 2003 na observatórium Paranal. Krátko nato inžinieri a technici spoločnosti ESO začali starostlivo zostavovať tento komplexný prístroj pod teleskopom KLTYEN VLT 8,2 m ( predtým UT2).
Dodržiavali starostlivo naplánovanú schému, ktorá spočívala v inštalácii elektroniky, vodných chladiacich systémov, mechanických a optických komponentov. Nakoniec vykonali náročné optické zarovnanie a dodali kompletne zostavený prístroj týždeň pred plánovanými pozorovaniami prvého testu. Tento týždeň navyše poskytol veľmi vítanú a užitočnú príležitosť vykonať množstvo testov a kalibrácií pri príprave skutočných pozorovaní.
AO pre službu interferometrie
Interferometer VLT (VLTI) kombinuje hviezdne svetlo zachytené dvoma alebo viacerými 8,2-jednotkovými teleskopmi VLT (neskôr tiež zo štyroch pohyblivých pomocných teleskopov s dĺžkou 1,8 m) a umožňuje výrazne zvýšiť rozlíšenie obrazu. Svetelné lúče z ďalekohľadov sa spoja „vo fáze“ (koherentne). Vychádzajúc z primárnych zrkadiel prechádzajú mnohými odrazmi po rôznych trasách v celkovej vzdialenosti niekoľko stoviek metrov, než sa dostanú do interferometrického laboratória, kde sú kombinované s presnosťou na zlomok vlnovej dĺžky, t. J. V nanometroch!
Zisk interferometrickou technikou je obrovský - kombinácia svetelných lúčov z dvoch ďalekohľadov oddelených 100 metrov umožňuje pozorovanie detailov, ktoré by inak mohli byť rozlíšené iba jedným ďalekohľadom s priemerom 100 metrov. Sofistikované zníženie údajov je potrebné na interpretáciu interferometrických meraní a odvodenie dôležitých fyzikálnych parametrov pozorovaných objektov, ako sú priemery hviezd atď., Porovnaj ESO PR 22/02.
VLTI meria stupeň koherencie kombinovaných lúčov vyjadrený kontrastom pozorovaného interferometrického okrajového vzoru. Čím vyšší je stupeň koherencie medzi jednotlivými lúčmi, tým silnejší je nameraný signál. Odstránením aberácií čela vlny zavedených atmosférickou turbulenciou systémy MACAO-VLTI výrazne zvyšujú účinnosť kombinovania jednotlivých lúčov ďalekohľadu.
V procese interferometrického merania musí byť hviezdne svetlo vstreknuté do optických vlákien, ktoré sú extrémne malé, aby si mohli plniť svoju funkciu; priemer iba 6 um (0,006 mm). Bez „nového zamerania“ akcie MACAO sa do vlákien dá vstreknúť iba nepatrná časť hviezdneho svetla zachyteného ďalekohľadmi a VLTI by nepracoval pri maximálnej účinnosti, pre ktorú bol navrhnutý.
MACAO-VLTI teraz umožní zisk faktora 100 pri vstrekovanom svetelnom toku - toto bude podrobne testované, keď dva teleskopy VLT Unit, oba vybavené MACAO-VLTI, budú spolupracovať. Vďaka veľmi dobrému výkonu, ktorý sa skutočne dosiahol pri prvom systéme, sú však inžinieri veľmi presvedčení, že sa skutočne dosiahne zisk z tejto objednávky. Tento konečný test sa vykoná hneď po nainštalovaní druhého systému MACAO-VLTI koncom tohto roka.
MACAO-VLTI Prvé svetlo
Po jednom mesiaci inštalácie a následných testoch pomocou umelého zdroja svetla inštalovaného v Nasmythovom ohnisku KUEYEN mala spoločnosť MACAO-VLTI 18. apríla „Prvé svetlo“, keď dostala „skutočné“ svetlo z niekoľkých astronomických objektov.
Počas predchádzajúcich výkonnostných testov na meranie zlepšenia obrazu (ostrosť, koncentrácia svetelnej energie) v spektrálnych pásmach blízko infračerveného spektra pri 1,2, 1,6 a 2,2 um sa MACAO-VLTI skontrolovala pomocou infračervenej testovacej kamery vyrobenej na tento účel. účel ESO. Tento priebežný test sa vyžadoval na zabezpečenie správneho fungovania MACAO predtým, ako sa použije na privedenie korigovaného lúča svetla do VLTI.
Po niekoľkých nocích testovania a optimalizácie rôznych funkcií a prevádzkových parametrov bola MACAO-VLTI pripravená na použitie pri astronomických pozorovaniach. Nasledujúce obrázky boli nasnímané za priemerných viditeľných podmienok a ilustrujú zlepšenie kvality obrazu pri použití MACAO-VLTI.
MACAO-VLTI - prvé obrázky
Tu je niekoľko prvých snímok získaných pomocou testovacej kamery v prvom systéme MACAO-VLTI, ktorý je teraz nainštalovaný v 8,2 m ďalekohľade VLT KUEYEN.
PR Fotografie 12b-c / 03 ukazujú prvý obrázok v infračervenom pásme K (vlnová dĺžka 2,2 um) hviezdy (vizuálna veľkosť 10) získaná bez a s korekciami obrazu pomocou adaptívnej optiky.
PR Photo 12d / 03 zobrazuje jeden z najlepších snímok získaných pomocou MACAO-VLTI počas prvých testov. Zobrazuje Strehlov pomer (miera koncentrácie svetla), ktorý spĺňa špecifikácie, podľa ktorých bol postavený MACAO-VLTI. Toto obrovské zlepšenie pri použití techník AO je jasne demonštrované v PR Photo 12e / 03, pričom nekorigovaný obrazový profil (vľavo) je ťažko porovnateľný s opraveným profilom (vpravo).
PR Photo 11f / 03 demonštruje korekčné schopnosti MACAO-VLTI pri použití slabej vodiacej hviezdy. Testy využívajúce rôzne spektrálne typy ukázali, že limitujúca vizuálna veľkosť sa mení medzi 16 pre hviezdy typu B skorého typu a asi 18 pre hviezdy typu M typu neskorého typu.
Astronomické objekty pozorované pri difrakčnom limite
Nasledujúce príklady pozorovaní dvoch známych astronomických objektov MACAO-VLTI sa získali s cieľom dočasne vyhodnotiť výskumné príležitosti, ktoré sa teraz otvárajú s MACAO-VLTI. Možno ich porovnávať s obrázkami založenými na vesmíre.
Galaktické centrum
Centrum našej vlastnej galaxie sa nachádza v súhvezdí Strelca vo vzdialenosti približne 30 000 svetelných rokov. PR Foto 12h / 03 zobrazuje infračervený pohľad na túto oblasť s krátkou expozíciou, ktorý získal spoločnosť MACAO-VLTI počas počiatočnej fázy testu.
Posledné pozorovania AO využívajúce zariadenie NACO vo VLT poskytujú presvedčivé dôkazy o tom, že supermasívna čierna diera s 2,6 miliónmi slnečných hmôt sa nachádza v samom strede, porovnaj ESO PR 17/02. Tento výsledok, založený na astrometrických pozorovaniach hviezd obiehajúcich čiernu dieru a priblížení sa do vzdialenosti iba 17 svetelných hodín, by nebol možný bez snímok difrakčne obmedzeného rozlíšenia.
Eta Carinae
Eta Carinae je jednou z najťažších známych hviezd s hmotnosťou, ktorá pravdepodobne presahuje 100 slnečných hmôt. Je asi 4 miliónkrát jasnejšia ako Slnko, vďaka čomu je jednou z najznámejších hviezd.
Takáto masívna hviezda má pomerne krátku životnosť len asi 1 milión rokov a - merané v kozmickom časovom horizonte - Eta Carinae sa musela vytvoriť celkom nedávno. Táto hviezda je vysoko nestabilná a náchylná k násilným výbuchom. Spôsobujú ich veľmi vysoký radiačný tlak v horných vrstvách hviezdy, ktorý počas prudkých erupcií, ktoré môžu trvať niekoľko rokov, fúka značné časti hmoty na „povrchu“ do vesmíru. Posledný z týchto výbuchov sa vyskytol v rokoch 1835 až 1855 a dosiahol vrchol v roku 1843. Napriek pomerne veľkej vzdialenosti - približne 7 500 až 10 000 svetelných rokov - sa Eta Carinae krátko stala druhou najjasnejšou hviezdou na oblohe v tom čase (so zjavnou magnitúdou -1) ), ktorý prekonal iba Sirius.
Frosty Leo
Frosty Leo je hviezda veľkosti 11 (po AGB) obklopená obalom plynu, prachu a veľkého množstva ľadu (odtiaľ názov). Pridružená hmlovina má tvar motýľa (bipolárna morfológia) a je jedným z najznámejších príkladov krátkej prechodnej fázy medzi dvoma neskorými vývojovými fázami, asymptotickou obrou vetvou (AGB) a následnou planétovou hmlovinou (PNe).
V prípade predmetu s tromi solárnymi hmotami, ako je tento, sa predpokladá, že táto fáza bude trvať iba niekoľko tisíc rokov, mrknutie oka v živote hviezdy. Preto sú také podobné objekty veľmi zriedkavé a Frosty Leo patrí medzi najbližšie a najjasnejšie z nich.
Pôvodný zdroj: ESO News Release
