Attēla kredīts: UC Berkeley
Kalifornijas universitātes Bērklijas astronomi ir izmantojuši nesen uzstādītās lāzera virziena zvaigžņu sistēmas priekšrocības, kas atrodas UC Lick observatorijā, lai iegūtu asus, bez mirdzumiem attēlus no tālu masīvu zvaigžņu vājiem putekļainajiem diskiem. Attēli skaidri parāda, ka zvaigznes, kas ir divas līdz trīs reizes lielākas par sauli, veidojas tāpat kā saules tipa zvaigznes - virpuļojošā sfēriskā mākoņa iekšpusē, kas sabrūk diskā, piemēram, tas, no kura parādījās saule un tās planētas.
Dzeltenais lāzera stars, kas caurdur debesis virs Lick observatorijas, pagājušajā gadā sāka darboties 10 pēdu Shane teleskopā, paplašinot teleskopa “gumijas spoguļa” sistēmas, ko sauc par adaptīvo optiku, izmantošanu visā nakts debesīs. Lāzera pievienošana padara Lick par vienīgo observatoriju, kas nodrošina lāzera vadības zvaigzni ikdienas lietošanai.
UC Berkeley komanda un tās kolēģi UC Santa Cruz adaptīvās optikas centrā un Lorensa Livermora Nacionālā laboratorija (LLNL) ziņo par rezultātiem žurnāla Science 27. februāra numurā.
“Tādu zvaigžņu kā mūsu saule paradigma ir mākoņa gravitācijas sabrukšana līdz protostāram un pankūkām līdzīgs akrācijas disks, taču ir kāda masa, pie kuras tas nevar darboties - zvaigznes spožums kļūst pietiekams, lai izjauktu disku, un tas sabrūk tik ātri, cik vien ātri savelkas, ”sacīja Džeimss R. Grehems, UC Berkeley astronomijas profesors. "Mūsu dati rāda, ka standarta modeļa paradigma joprojām darbojas zvaigznēm, kas divas līdz trīs reizes ir tik masīvas kā saule."
“Bez adaptīvās optikas mēs no zemes redzētu tikai lielu izplūdušo lāsi un nespētu atklāt nevienu smalku struktūru ap avotiem,” piebilda UC Berkeley absolvents Maršals D. Perrins. "Mūsu novērojumi sniedz spēcīgu atbalstu jaunajam viedoklim, ka zema un vidēja masas zvaigznes veidojas līdzīgā veidā."
Lika Shane teleskopam 1996. gadā tika pievienota adaptīvā optikas sistēma, kas novērš atmosfēras turbulences izplūdušos efektus. Tomēr tāpat kā visiem citiem teleskopiem ar adaptīvo optiku šodien, ieskaitot divkāršos 10 metru Keka teleskopus Havaju salās, Lick teleskopam ir bijis paļauties uz spilgtām zvaigznēm redzes laukā, lai sniegtu atsauci, kas nepieciešama izplūšanas novēršanai. Tikai aptuveni viens līdz 10 procenti debesīs esošo objektu atrodas pietiekami tuvu spožai zvaigznei, lai šāda “dabiska” orientējošo zvaigžņu sistēma darbotos.
Nātrija krāsu lāzers, ko izstrādājuši ace lāzera zinātnieki Deanna M. Pennington un Herbert Friedman no LLNL, beidzot pabeidz adaptīvo optikas sistēmu, lai astronomi to varētu izmantot, lai apskatītu jebkuru debesu daļu neatkarīgi no tā, vai tuvumā atrodas spoža zvaigzne.
Piestiprināts Lika teleskopa urbumam, lāzers aptuveni 60 jūdzes cauri turbulentai zonai spīd šauru staru augšējā atmosfērā, kur lāzera gaisma stimulē nātrija atomus absorbēt un atkārtoti izstarot vienas krāsas gaismu. Nātrijs nāk no mikrometeorītiem, kas liesmās izplūst un iztvaiko, nonākot Zemes atmosfērā.
Dzeltenais kvēlojošais plankums, kas izveidots atmosfērā, ir līdzvērtīgs 9. lieluma zvaigznei - apmēram 40 reizes vājāks nekā cilvēka acs var redzēt. Neskatoties uz to, tas nodrošina vienmērīgu gaismas avotu tikpat efektīvu kā spoži tāla zvaigzne.
“Mēs izmantojam šo gaismu, lai izmērītu turbulenci atmosfērā virs mūsu teleskopa simtiem reižu sekundē, un pēc tam izmantojam šo informāciju, lai veidotu īpašu elastīgu spoguli tādā veidā, ka tad, kad gaisma notiek gan no lāzera, gan no mērķa, kurā atrodaties skatoties, atlec no tā, turbulences sekas tiek noņemtas, ”sacīja Klēra Maksa, UC Santa Krusas astronomijas un astrofizikas profesore, Adaptīvās optikas centra direktora vietniece un LLNL pētniece, kura strādā vairāk vairāk nekā 10 gadi, lai izstrādātu lāzera virzošo zvaigžņu sistēmu.
Vienā no pirmajiem šīs sistēmas testiem Grehems un Perrins pagrieza teleskopu uz retām, jaunām, masīvām zvaigznēm, kuras sauc par Herbig Ae / Be zvaigznēm un kuras ir izplūdušas no zemes un parasti ir pārāk novājētas, lai tās attēlotu dabiskā orientējošo zvaigžņu adaptīvā optika. Tiek uzskatīts, ka Herbig Ae / Be zvaigznes, kuru masa ir no 1,5 līdz 10 reizēm lielāka nekā saulei un, iespējams, mazāk nekā 10 miljoni gadu veca, ir masīvu zvaigžņu sākums - zvaigznes, kas galu galā beigsies kā karstās, A tipa zvaigznes Sirius un Vega. Herbig Ae / Be zvaigznes pirms gadiem kataloģizēja UC Santa Cruz astronoms Džordžs Herbigs, tagad Havaju Universitātē.
Vismasīvākās no Herbig Ae / Be zvaigznēm rada lielu interesi, jo tieši tās iziet supernovas sprādzieni, kas galaktiku iesēj ar smagiem atomiem, padarot iespējamas cietas planētas un pat dzīvību. Viņi arī izraisa zvaigžņu veidošanos tuvējos mākoņos.
Tas, ko redzēja astronomi, bija ļoti līdzīgs zināmajam T Tauri zvaigžņu attēlam, kas veido zvaigznes, kas ir par 50 procentiem lielākas nekā mūsu saule, un līdz 100 miljoniem gadu vecas. Divu Herbig Ae / Be zvaigžņu attēlos skaidri redzama tumša līnija, kas nodala katru zvaigzni, ko izraisa disks, kas bloķē zvaigznes spožo atspīdumu, un kvēlojošais sfēriskais putekļu un gāzes halo apvalks, kas apņem zvaigzni un disku. Katrā zvaigznē no uzpūšanās diska poliem var šķist, ka izplūst divas gāzes un putekļu strūklas.
Divas zvaigznes, kas katalogizētas kā LkH (198 un LkH (233 (Lick ūdeņraža alfa avoti)), atrodas attiecīgi 2000 un 3400 gaismas gadu attālumā, Piena ceļa galaktikas tālajā reģionā.
"Materiāls no pirmsskolas zvaigznītes mākoņa nevar iekrist tieši zīdainī, tāpēc tas vispirms nokrīt akrācijas diskā un pārvietojas tikai uz iekšu, lai nokristu uz zvaigzni, pēc tam, kad ir paņēmis savu leņķisko impulsu," skaidroja Perrīns. Šis leņķiskā impulsa pārneses process kopā ar magnētisko lauku attīstību noved pie bipolāru aizplūšanu. Šīs aizplūšanas galu galā notīra aploksni, atstājot jaundzimušo zvaigzni ieskaujoša diska ieskauj. Dažu miljonu gadu laikā atlikušais diskā esošais materiāls ir sakrājies, atstājot tikai jauno zvaigzni. ”
Perrīns piebilda, ka Habla kosmiskais teleskops ir sniedzis “ļoti skaidrus, nepārprotamus disku un aizplūšanas ap T Tauri zvaigznēm attēlus”, apstiprinot teorijas par tādu zvaigžņu veidošanos kā mūsu saule. Bet, ņemot vērā Herbig Ae / Be zvaigžņu relatīvo retumu, līdz šim nebija skaidru datu par šīm zvaigznēm, viņš sacīja.
Astronomi ir ierosinājuši, ka ļoti masīvas zvaigznes veidojas no divu vai vairāku zvaigžņu sadursmes vai turbulentā mākonī atšķirībā no virpuļojošā uzpūšanās diska. Interesanti, ka trešā zvaigzne, kuru tajā pašā naktī attēloja Grehems un Perrins, izrādījās divas saulē līdzīgas zvaigznes ar gāzes un putekļu lenti starp tām, aizdomīgi izskatoties kā viena zvaigzne, kas uztver matērijas no otras.
Grehems cer nofotografēt masīvākas Herbig Ae / Be zvaigznes, lai redzētu, vai standarta zvaigžņu veidošanās modelis ir attiecināms uz vēl lielākām zvaigznēm. Detalizēti Herbig Ae / Be zvaigžņu attēli ir tikpat daudz parādā jaunajai lāzera virzošo zvaigžņu sistēmai, cik tuvu infrasarkano staru attēlveidošanas polarimetram, ko būvējis Perrins un pievienots Berkeley Near Infrared Camera (IRCAL), kas jau ir uzstādīts uz teleskopa.
"Bez polarimetra gaisma no zvaigznēm lielā mērā aizēno struktūras ap tām," sacīja Perrīns. “Polarimetrs atdala nepolāru zvaigžņu gaismu no polarizētas izkliedētas gaismas no riņķveida putekļiem, kas palielina šo putekļu detektējamību. Tagad, kad esam izstrādājuši šo paņēmienu Lickē, to varēs izmantot arī uz 10 metru Keck teleskopiem, jo tur darbosies lāzera virzošo zvaigžņu sistēma. ”
Polarimetrs sadala gaismu no attēla divās polarizācijās, izmantojot jauna veida divslāņu kristālus, kas izgatavoti no litija, itrija un fluora (LiYF4), kas ir uzlabojums salīdzinājumā ar līdz šim izmantotajiem kalcīta kristāliem.
Daudzas citas grupas izstrādā lāzerus, lai tos izmantotu kā orientierzvaigznes, taču Max grupa ir bijusi priekšā konkurentiem kopš pirmās koncepcijas demonstrēšanas 1990. gadu sākumā Livermore. Kopš tā laika viņa un kolēģi ir pilnveidojuši lāzeru un programmatūru, kas ļauj spogulim - Lika 120 collu teleskopa gadījumā - 3 collu sekundāram spogulim galvenā teleskopa iekšpusē - tikt saliektam tieši pa labi, lai noņemtu mirdzumu no zvaigznes.
11 līdz 12 vatu lāzers ir nātrija krāsu lāzers, kas noregulēts uz frekvenci, kas atmosfērā ierosinās aukstos nātrija atomus. Krāsu lāzeru sūknē zaļš neodīma YAG lāzers, kas ir lielākais brālis viegli pieejamajiem zaļajiem milivatu lāzera rādītājiem.
"Iemesls, kāpēc mēs tagad varam veikt zinātni ar lāzera virzošo zvaigžņu sistēmu, ir tas, ka ir tik daudz uzlabota tās uzticamība un lietojamība," sacīja Grehems. “Lāzers paver adaptīvo optiku daudz plašākai sabiedrībai.”
"Es domāju, ka tas būs darba zirga instruments Lickā," piebilda Makss. Pats lāzers un adaptīvās optikas sistēmas aparatūra ir diezgan stabila un diezgan izturīga. Tagad notiks tas, ka cilvēki ar to nodarbosies ar astronomiju, viņi izstrādās jaunus paņēmienus, kā to novērot, izmēģināt to jauna veida objektos. Raksturīgi, ka labs astronoms nāks un darīs ar jūsu instrumentu tādas lietas, kuras jūs nekad neesat iedomājies. ”
Maks un viņas kolēģi ir pārbaudījuši identisku lāzera virzošo zvaigžņu sistēmu Keka teleskopos Havaju salās, taču tā vēl nav gatava ikdienas lietošanai, viņa sacīja.
"Keks izmanto to pašu tehnoloģiju, kāda mums ir Lick," sacīja Makss. “Es ceru redzēt šo vispārējo tehnoloģiju, ko izmanto lielākajā daļā teleskopu, bet ar dažāda veida lāzeriem. Cilvēki izgudro jaunus lāzeru veidus pa labi un pa kreisi, tāpēc es domāju, ka spēle vēl ir jāizlemj. ”
Citi zinātniskā darba autori, izņemot Graham, Perrin, Max un Pennington, ir saistīti ar Nacionālā zinātnes fonda Adaptīvās optikas centru, kura centrā ir UC Santa Cruz: pētniecības astronoma Paul Kalas no UC Berkeley, James P. Lloyd no Kalifornijas Tehnoloģiju institūts, Donalds T. Gavels no UC Santa Krusas adaptīvās optikas laboratorijas un Elinors L. Geits no UC observatorijām / Lick observatorijas.
Lāzera virzošās zvaigznes novērojumus un attīstību finansēja Nacionālais zinātnes fonds un ASV Enerģētikas departaments.
Oriģinālais avots: UC Berkeley News Release
