Obrazový kredit :: Keck
10 metrů dlouhá observatoř Keck II učinila v nedávné době důležitý krok vpřed, když zahájila pozorování svým novým adaptivním optickým systémem. Systém používá laser k vytvoření falešné hvězdy asi 90 kilometrů na obloze - počítač ji pak může použít k výpočtu toho, jak odstranit vliv atmosférických poruch. Adaptivní optika byla použita na menších dalekohledech, ale je to poprvé, kdy byla použita na dalekohledu tak velkém, jako je mohutný Keck II; přizpůsobení observatoře trvalo devět let.
Nedávno na W.M. došlo k významnému mezníku v astronomické historii. Observatoř Keck, když vědci poprvé použili laser k vytvoření umělé vodicí hvězdy na 10 metrů dlouhém dalekohledu Keck II k opravě rozmazání hvězdy pomocí adaptivní optiky (AO). Laserové vodicí hvězdy byly použity na menších dalekohledech, jedná se však o jejich první úspěšné použití na současné generaci největších světových dalekohledů. Výsledný snímek (obrázek 1), pořízený infračervenou kamerou NIRC2, byl první demonstrací systému adaptivní optiky s laserovou vodicí hvězdou (LGS AO) na velkém dalekohledu. Po dokončení bude systém LGS AO znamenat novou éru astronomie, ve které budou astronomové vidět jasným způsobem adaptivní optiku prakticky jakýkoli objekt na obloze.
"Je to jeden z nejpříjemnějších okamžiků v mých letech v Kecku," poznamenal dr. Frederic Chaffee, ředitel W.M. Keckova observatoř večer byla provedena pozorování. „Stejně jako u každého pozitivního prvního světelného výsledku je třeba ještě mnoho udělat, než bude systém považován za funkční. Ale také, jako každý pozitivní první světelný výsledek, ukazuje, že to lze udělat, a dává nám velký optimismus, že naše cíle nejsou nemožné sny, ale jsou dosažitelné skutečnosti. “
Adaptivní optika je technika, která revolucionizovala pozemskou astronomii díky své schopnosti odstranit rozmazání hvězdného světla způsobené zemskou atmosférou. Jeho požadavek na relativně jasnou „hvězdu průvodce“ ve stejném zorném poli jako vědecký objekt studia obecně omezil použití AO na asi jedno procento objektů na obloze.
K překonání tohoto omezení, v roce 1994 W.M. Observatoř Keck začala spolupracovat s Lawrence Livermore National Labs (LLNL) na vývoji umělého průvodce hvězdným systémem. Pomocí laseru vytvořte „virtuální hvězdu“? Astronomové mohou studovat jakýkoli objekt v blízkosti mnohem slabších (až do 19. velikosti) objektů s adaptivní optikou a snížit jeho závislost na jasných, přirozeně se vyskytujících průvodních hvězdách. Tím se zvýší pokrytí oblohy pro adaptivní optický systém Keck z odhadovaného jednoho procenta všech objektů na obloze na více než 80 procent.
"Tato nová schopnost používat laserovou vodicí hvězdu s velkým dalekohledem vyzvala astronomy, aby začali zkoumat noční oblohu mnohem komplexnějším způsobem," řekl Adam Contos, optický inženýr ve W.M. Keckova observatoř. "V budoucnu bych očekával, že většina hlavních observatoří bude instalovat podobné systémy, aby využily tohoto neuvěřitelného vylepšení svých schopností AO."
V lednu 2001, po více než sedmi letech vývoje, oslavily týmy Keck a LLNL dokončení laserového vodicího systému Keck. Umělá hvězda je výsledkem, když světlo z 15 W barevného laseru způsobí, že přirozeně se vyskytující vrstva atomů sodíku září asi 90 km (56 mil) nad zemským povrchem. Trvalo by další dva roky sofistikovaného výzkumu a designu, než by mohl být laserový systém integrován do adaptivního optického systému Keck II.
V časných ranních hodinách 20. září se všechny subsystémy konečně spojily, aby odhalily jedinečnou schopnost systému Keck LGS AO a jeho potenciál vyřešit extrémně slabé objekty. Systém se uzamkl na patnácté hvězdné magistrále, člena známého binárního T Tauri zvaného HK Tau a odhalil podrobnosti o kruhovém disku doprovodné hvězdy. Bylo to poprvé, kdy adaptivní optický systém na velmi velkém dalekohledu kdy použil umělou vodicí hvězdu k vyřešení slabého objektu.
Klíčovou výzvou týmu LGS AO bylo, jak úspěšné by bylo úsilí o integraci a dosažení dobrých měření výkonu pro každý požadovaný subsystém. Obavy o výkon laseru a jeho přímou kvalitu, provoz laserového systému řízení provozu, schopnost nových senzorů zamknout se slabšími vodícími hvězdami a schopnost optimalizovat kvalitu obrazu přesným porozuměním aberací, které by mohly neměly být měřeny pomocí laserové vodicí hvězdy, všechny byly zahrnuty do večerní pozorování.
"První světlo bylo vynikající týmové úsilí," řekl Dr. Peter Wizinowich, vedoucí týmu týmu pro adaptivní optiku na W.M. „Bylo velmi uspokojivé, aby každý z mnoha subsystémů při našem prvním pokusu fungoval tak dobře. Citovat Virgila, „Audentes Fortuna Juvat,“ dává přednost odvážným. “
Kvalita prvních světelných obrázků LGS AO byla extrémně vysoká. Systém Keck LGS AO byl uzamčen na 14. hvězdu s velikostí a zaznamenal „Strehlovy poměry“ 36 procent (při vlnové délce 2,1 mikronu, doba expozice 30 sekund, obrázek 3), zatímco u nekorigovaných snímků byly zaznamenány čtyři procenta. Strehlovy poměry měří stupeň, v jakém se optický systém blíží k „difrakčně omezené“ dokonalosti nebo teoretickému limitu výkonu dalekohledu.
Další metrika výkonu, „plná šířka na polovinu maxima“ (FWHM), pro tuto 14. hvězdu s velikostí byla 50 milisekund v porovnání s 183 milisekund za nekorigovaný obraz. Měření FWHM pomáhají astronomům určit skutečné hrany objektu, kde může být detekce nepřesná nebo obtížná. Měření 50 milisekund sekundy je přibližně rovnocenné tomu, aby bylo možné v New Yorku rozlišit dvojici světlometů, když stáli v Los Angeles.
Po celý večer se laserová vodicí hvězda udržovala stabilní a jasná a zářila v přibližné velikosti 9,5, asi 25krát slabší, než to, co může lidské oko vidět, ale je ideální pro adaptivní optický systém Keck, který měří a koriguje atmosférické zkreslení.
Než bude systém Keck LGS AO považován za plně funkční, probíhají další práce. Systém Keck LGS AO bude příští rok k dispozici pro omezenou vědu o sdílených rizicích s plným nasazením do komunity uživatelů Keck v roce 2005.
"I s tímto prvním testem se astronomové již dožadují, aby pomocí laserového vodicího hvězdného systému studovali vzdálené galaxie s bezprecedentním rozlišením a silou," řekl Dr. David Le Mignant, vědec v oboru adaptivní optiky na W.M. Keck Observatory, Kalifornie Association for Research in Astronomy. "Do příštího roku bude použita adaptivní optika ke studiu bohaté historie formování časných galaxií."
Význam tohoto průlomu pro celosvětovou astronomii shrnul dr. Matt Mountain, ředitel observatoře Gemini, který provozuje dva 8metrové dalekohledy, jeden na Mauna Kea a druhý na Cerro Pachon v Chile: „Toto je kritický mezník pro veškerou pozemní astronomii, nejen pro naši současnou generaci dalekohledů osmi až 10 metrů, ale také pro naše sny o 30 metrů dalekohledech. “
Členové týmu zodpovědní za systém Keck LGS AO jsou 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, všichni z WM Tým děkoval svým spolupracovníkům v LLNL: Dee Pennington, Curtis Brown a Pam Danforth.
Systém adaptivní optiky laserové vodicí hvězdy byl financován z W.M. Nadace Keck.
W.M. Keck Observatory provozuje Kalifornská asociace pro výzkum v astronomii, vědecké partnerství kalifornského technologického institutu.
Původní zdroj: Keck News Release
