Obrazový kredit: ESO
Tým inženýrů z Evropské jižní observatoře nedávno vyzkoušel nové zařízení pro adaptivní optiku na velmi velkém dalekohledu (VLT) na paranalské observatoři v Chile. Tato technologie přizpůsobuje snímky pořízené dalekohledem k odstranění zkreslení způsobeného zemskou atmosférou? jako by byly vidět z vesmíru. Dalším krokem bude připojení podobných systémů ke všem dalekohledům v zařízení a jejich připojení k velké řadě. To by mělo observatoři umožnit vyřešit objekty stokrát slabší než dnes.
Dne 18. dubna 2003 oslavil tým inženýrů z ESO úspěšné dokončení „First Light“ pro zařízení adaptivní optiky MACAO-VLTI na velmi velkém dalekohledu (VLT) na observatoři Paranal (Chile). Jedná se o druhý systém adaptivní optiky (AO) uvedený do provozu v této observatoři po zařízení NACO (ESO PR 25/01).
Dosažitelná ostrost obrazu pozemního dalekohledu je obvykle omezena účinkem atmosférické turbulence. S technikami Adaptive Optics (AO) však lze tuto hlavní nevýhodu překonat tak, že dalekohled vytváří obrazy, které jsou tak ostré, jak je teoreticky možné, tj. Jako by byly pořízeny z vesmíru.
Zkratka „MACAO“ znamená „Multi Application Curvature Adaptive Optics“, která odkazuje na konkrétní způsob, jak jsou prováděny optické korekce, které „eliminují“ efekt rozmazání atmosférické turbulence.
Zařízení MACAO-VLTI bylo vyvinuto ve společnosti ESO. Jedná se o vysoce komplexní systém, z něhož budou čtyři, jeden pro každý dalekohled VLT Unit 8,2 m, instalovány pod dalekohledy (v místnostech Coud?). Tyto systémy korigují zkreslení světelných paprsků z velkých dalekohledů (vyvolaných atmosférickou turbulencí), než jsou nasměrovány na společné zaostření na interferometru VLT (VLTI).
Instalace čtyř jednotek MACAO-VLTI, z nichž první je nyní na místě, nebude znamenat nic jiného než revoluci v interferometrii VLT. Výsledkem bude enormní nárůst účinnosti, a to díky 100násobnému zvýšení citlivosti VLTI.
Jednoduše řečeno, s MACAO-VLTI bude možné pozorovat nebeské objekty 100krát slabší než nyní. Astronomové tak budou brzy schopni získat interferenční třásně s VLTI (ESO PR 23/01) velkého počtu objektů, které byly až dosud mimo dosah této výkonné pozorovací techniky, např. vnější galaxie. Následující obrázky a spektra s vysokým rozlišením otevírají zcela nové perspektivy v mimogalaktickém výzkumu a také ve studiích mnoha slabých objektů v naší vlastní galaxii, Mléčné dráze.
Během současného období byla nainstalována první ze čtyř zařízení MACAO-VLTI, integrována a testována pomocí řady pozorování. Pro tyto testy byla speciálně vyvinuta infračervená kamera, která umožnila podrobné vyhodnocení výkonu. Poskytl také některé první, velkolepé pohledy na různé nebeské objekty, z nichž některé jsou uvedeny zde.
MACAO - zařízení pro adaptivní optiku s více křivkami aplikací
Adaptivní optika (AO) pracuje pomocí počítačově řízeného deformovatelného zrcadla (DM), které působí proti zkreslení obrazu vyvolanému atmosférickou turbulencí. Je založen na optických korekcích v reálném čase vypočítaných z obrazových dat získaných „čidlem vlny“ (speciální kamera) při vysoké rychlosti, stokrát za sekundu.
Systém adaptivní optiky ESO Multi Application Curvature Adaptive Optics (MACAO) používá 60-elementové bimorfní deformovatelné zrcadlo (DM) a 60-elementové čidlo vlnové křivky, s „srdečním rytmem“ 350 Hz (krát za sekundu). Díky této vysoké prostorové a časové korekční schopnosti je MACAO schopno téměř obnovit teoreticky možnou („difrakčně omezenou“) kvalitu obrazu 8,2 m VLT Unit Telescope v blízké infračervené oblasti spektra, při vlnové délce asi 2? M. Výsledné rozlišení (ostrost) obrazu řádově 60 milisekund je ve srovnání se standardními pozorováními s omezeným viděním zlepšení o více než desetinásobné zlepšení. Bez výhody techniky AO by takové ostrosti obrazu bylo možné dosáhnout pouze tehdy, kdyby byl dalekohled umístěn nad zemskou atmosférou.
Technický vývoj MACAO-VLTI v současné podobě byl zahájen v roce 1999 a díky revizi projektů v 6měsíčních intervalech projekt rychle dosáhl cestovní rychlosti. Efektivní design je výsledkem velmi plodné spolupráce mezi oddělením AO v ESO a evropským průmyslem, který přispěl pečlivou výrobou četných high-tech komponent, včetně bimorfu DM s 60 akčními členy, rychloupínací náklonu a mnoho dalších. Montáž, testy a vyladění tohoto komplexního systému v reálném čase převzali pracovníci ESO-Garching.
Instalace ve společnosti Paranal
První bedny zásilky 60+ krychlové s komponenty MACAO dorazily 12. března 2003 na Paranalskou observatoř. Krátce nato začali inženýři a technici ESO pečlivou montáž tohoto komplexního nástroje pod teleskopem KLTYEN VLT 8,2 m ( dříve UT2).
Sledovali pečlivě naplánované schéma zahrnující instalaci elektroniky, vodní chladicí systémy, mechanické a optické komponenty. Nakonec provedli náročné optické vyrovnání a dodali kompletně sestavený přístroj týden před plánovanými pozorováními prvního testu. Tento týden navíc poskytl velmi vítanou a užitečnou příležitost provést řadu testů a kalibrací při přípravě skutečných pozorování.
AO ke službě Interferometry
Interferometr VLT (VLTI) kombinuje hvězdné světlo zachycené dvěma nebo více 8,2-VLT Unit Telescopes (později také ze čtyř pohyblivých 1,8 m pomocných dalekohledů) a umožňuje výrazně zvýšit rozlišení obrazu. Světelné paprsky z dalekohledů jsou spojeny „ve fázi“ (koherentně). Začínají u primárních zrcadel a procházejí četnými odrazy podél svých různých cest po celkové vzdálenosti několika stovek metrů, než se dostanou do interferometrické laboratoře, kde jsou kombinovány do zlomku vlnové délky, tj. Do nanometrů!
Zisk interferometrickou technikou je obrovský - kombinace světelných paprsků ze dvou dalekohledů oddělených 100 metrů umožňuje pozorování detailů, které by jinak bylo možné vyřešit pouze jediným dalekohledem o průměru 100 metrů. Pro interpretaci interferometrických měření a pro odvození důležitých fyzikálních parametrů pozorovaných objektů, jako jsou průměry hvězd atd., Je nutné sofistikované snížení dat. ESO PR 22/02.
VLTI měří stupeň koherence kombinovaných paprsků vyjádřený kontrastem pozorovaného interferometrického okrajového vzoru. Čím vyšší je stupeň koherence mezi jednotlivými paprsky, tím silnější je měřený signál. Odstraněním aberací wavefront zavedených atmosférickými turbulencemi systémy MACAO-VLTI enormně zvyšují účinnost kombinování jednotlivých paprsků dalekohledu.
V procesu interferometrického měření musí být hvězdné světlo vstřikováno do optických vláken, která jsou extrémně malá, aby mohla plnit svou funkci; průměr pouze 6 um (0,006 mm). Bez „nového zaměření“ akce MACAO může být do vláken vstříknuta pouze malá část hvězdného světla zachyceného dalekohledy a VLTI by nepracoval na vrcholu účinnosti, pro který byl navržen.
MACAO-VLTI nyní umožní získat faktor 100 ve vstřikovaném světelném toku - to bude podrobně testováno, když dva teleskopy VLT Unit, oba vybavené MACAO-VLTI, budou spolupracovat. Díky velmi dobrému výkonu, který byl skutečně dosažen u prvního systému, jsou však inženýři velmi přesvědčeni, že tohoto pořadí bude skutečně dosaženo. Tento konečný test bude proveden, jakmile bude na konci tohoto roku nainstalován druhý systém MACAO-VLTI.
MACAO-VLTI První světlo
Po měsíci instalace a následných testech pomocí umělého zdroje světla nainstalovaného v Nasmythově ohnisku KUEYEN, MACAO-VLTI měla 18. dubna „První světlo“, když přijala „skutečné“ světlo od několika astronomických objektů.
Během předchozích výkonnostních testů za účelem měření zlepšení obrazu (ostrost, koncentrace světelné energie) v blízkých infračervených spektrálních pásmech 1,2, 1,6 a 2,2 um, byla MACAO-VLTI zkontrolována pomocí infračervené testovací kamery vytvořené pro tento účel účel od ESO. Tento mezilehlý test byl vyžadován pro zajištění řádné funkce MACAO před tím, než byl použit pro přivádění korigovaného paprsku světla do VLTI.
Po několika nocích testování a optimalizace různých funkcí a provozních parametrů byla MACAO-VLTI připravena k použití pro astronomická pozorování. Následující obrázky byly pořízeny za průměrných podmínek vidění a ilustrují zlepšení kvality obrazu při použití MACAO-VLTI.
MACAO-VLTI - první obrázky
Zde jsou některé z prvních snímků získaných pomocí testovací kamery v prvním systému MACAO-VLTI, nyní nainstalovaném v 8,2 m teleskopu VLT KUEYEN.
PR Fotografie 12b-c / 03 ukazují první snímek v infračerveném pásmu K (vlnová délka 2,2 um) hvězdy (vizuální velikost 10) získaného bez a s korekcemi obrazu pomocí adaptivní optiky.
PR Photo 12d / 03 zobrazuje jeden z nejlepších obrazů získaných pomocí MACAO-VLTI během prvních testů. Ukazuje poměr Strehl (míra koncentrace světla), který splňuje specifikace, podle kterých byl postaven MACAO-VLTI. Toto obrovské zlepšení při použití technik AO je jasně prokázáno v PR Photo 12e / 03, přičemž nekorigovaný obrazový profil (vlevo) je ve srovnání s opraveným profilem (vpravo) jen stěží viditelný.
PR Photo 11f / 03 demonstruje možnosti korekce MACAO-VLTI při použití slabé vodicí hvězdy. Testy používající různé spektrální typy ukázaly, že omezující vizuální velikost se pohybuje mezi 16 pro B-hvězdy raného typu a asi 18 pro M-hvězdy pozdního typu.
Astronomické objekty viděné na difrakčním limitu
Následující příklady pozorování dvou známých astronomických objektů MACAO-VLTI byly získány za účelem prozatímního vyhodnocení výzkumných příležitostí, které se nyní otevírají s MACAO-VLTI. Mohou být dobře porovnány s obrázky založenými na vesmíru.
Galaktické centrum
Střed naší vlastní galaxie se nachází v souhvězdí Střelce ve vzdálenosti přibližně 30 000 světelných let. PR Photo 12h / 03 ukazuje infračervený pohled na tuto oblast s krátkou expozicí, získaný společností MACAO-VLTI během počáteční fáze testování.
Nedávná pozorování AO využívající zařízení NACO ve VLT poskytují přesvědčivý důkaz, že supermasivní černá díra s 2,6 milionu solárních hmot je umístěna v samém středu, srov. ESO PR 17/02. Tento výsledek, založený na astrometrických pozorováních hvězdy obíhající kolem černé díry a přibližující se k ní ve vzdálenosti pouhých 17 světelných hodin, by nebyl možný bez zobrazení difrakčního omezeného rozlišení.
Eta Carinae
Eta Carinae je jednou z nejtěžších známých hvězd s hmotností, která pravděpodobně přesahuje 100 solárních hmot. Je asi 4 milionykrát jasnější než Slunce, díky čemuž je jednou z nejzářivějších známých hvězd.
Taková masivní hvězda má poměrně krátkou životnost pouze asi 1 milion let a - měřeno v kosmickém časovém horizontu - Eta Carinae se musela utvořit docela nedávno. Tato hvězda je vysoce nestabilní a náchylná k násilným výbuchům. Jsou způsobeny velmi vysokým radiačním tlakem v horní vrstvě hvězdy, který během prudkých erupcí, které mohou trvat několik let, fouká značné části hmoty na „povrch“ do vesmíru. Poslední z těchto výbuchů nastal mezi lety 1835 a 1855 a dosáhl vrcholu v roce 1843. I přes svou poměrně velkou vzdálenost - přibližně 7 500 až 10 000 světelných let - se Eta Carinae krátce stala druhou nejjasnější hvězdou na obloze v té době (se zjevnou velikostí -1) ), předčil jej pouze Sirius.
Frosty Leo
Frosty Leo je hvězda velikosti 11 (post-AGB) obklopená obálkou plynu, prachu a velkého množství ledu (odtud název). Přidružená mlhovina má tvar motýla (bipolární morfologie) a je jedním z nejznámějších příkladů krátké přechodné fáze mezi dvěma pozdními vývojovými stádii, asymptotickou obří větev (AGB) a následnou planetární mlhovinou (PNe).
U objektu se třemi solárními hmotami, jako je tento, se předpokládá, že tato fáze bude trvat jen několik tisíc let, mrknutí oka v životě hvězdy. Proto jsou takovéto objekty velmi vzácné a Frosty Leo je mezi nimi nejbližší a nejjasnější.
Původní zdroj: ESO News Release
