Attēla kredīts: ESO
Inženieru komanda no Eiropas Dienvidu observatorijas nesen izmēģināja jaunu adaptīvo optikas iekārtu ļoti lielajā teleskopā (VLT) Paranal observatorijā Čīlē. Šī tehnoloģija pielāgo teleskopā uzņemtos attēlus, lai noņemtu kropļojumus, ko rada Zemes atmosfēra? it kā viņus redzētu no kosmosa. Nākamais solis būs savienot līdzīgas sistēmas ar visiem objekta teleskopiem un pēc tam tos saliekt lielā blokā. Tam vajadzētu ļaut observatorijai objektus atrisināt simts reizes lēnāk nekā šodien.
2003. gada 18. aprīlī ESO inženieru komanda svinēja veiksmīgu “Pirmās gaismas” veikšanu MACAO-VLTI adaptīvās optikas objektā ļoti lielajā teleskopā (VLT) Paranāla observatorijā (Čīle). Šī ir otrā adaptīvās optikas (AO) sistēma, kas nodota ekspluatācijā šajā observatorijā pēc NACO iekārtas (ESO PR 25/01).
Uz zemes esošā teleskopa sasniedzamo attēla asumu parasti ierobežo atmosfēras turbulences ietekme. Tomēr ar adaptīvās optikas (AO) metodēm šo būtisko trūkumu var novērst, lai teleskops ražotu pēc iespējas asākus attēlus, tas ir, it kā tie būtu uzņemti no kosmosa.
Akronīms “MACAO” apzīmē “vairāku pielietojumu izliekuma adaptīvo optiku”, kas norāda uz konkrēto optisko korekciju veikšanas veidu, kas “novērš” atmosfēras turbulences izplūdušo efektu.
ESO tika izstrādāta MACAO-VLTI iekārta. Tā ir ļoti sarežģīta sistēma, no kuras zem teleskopiem (Coud? Istabās) tiks uzstādīti četri, pa vienam katram 8,2 m VLT vienības teleskopam. Šīs sistēmas koriģē lielo teleskopu gaismas staru kropļojumus (ko izraisa atmosfēras satricinājums), pirms tie tiek virzīti uz kopējo fokusu VLT interferometrā (VLTI).
Četru MACAO-VLTI vienību, no kurām pirmā jau ir uzstādīta, uzstādīšana būs nekas cits kā VLT interferometrijas revolūcija. Rezultātā tiks iegūts milzīgs efektivitātes ieguvums, jo ar to saistītais VLTI jutības jutīgums palielināsies simtkārtīgi.
Vienkārši sakot, ar MACAO-VLTI būs iespējams novērot debess objektus simts reizes vājāk nekā tagad. Drīz astronomi tādējādi varēs iegūt traucējumus daudzu līdz šim nepieejamu objektu VLTI (ESO PR 23/01) ar šo jaudīgo novērošanas paņēmienu, piem. ārējās galaktikas. Sekojošie augstas izšķirtspējas attēli un spektri pavērs pilnīgi jaunas perspektīvas extragalactic pētījumos un arī daudzu vāju priekšmetu pētījumos mūsu pašu galaktikā, Piena Ceļā.
Šajā periodā tika uzstādīta, integrēta un pārbaudīta pirmā no četrām MACAO-VLTI ēkām, izmantojot virkni novērojumu. Šiem testiem tika īpaši izstrādāta infrasarkanā kamera, kas ļāva detalizēti novērtēt veiktspēju. Tas sniedza arī dažus pirmos, iespaidīgos dažādu debesu objektu skatus, no kuriem daži šeit ir parādīti.
MACAO - daudzfunkcionālā adaptīvās optikas optika
Adaptīvās optikas (AO) sistēmas darbojas ar datorvadāmu deformējamu spoguli (DM), kas neitralizē atmosfēras turbulences radītos attēla kropļojumus. Tā pamatā ir reālā laika optiskās korekcijas, kas aprēķinātas no attēla datiem, ko iegūst ar “viļņu frontes sensoru” (īpašu kameru) ļoti lielā ātrumā, simtiem reižu sekundē.
ESO multiplikācijas adaptīvās optikas (MACAO) sistēmā tiek izmantots 60 elementu bimorfs deformējams spogulis (DM) un 60 elementu izliekuma viļņu frontes sensors, kura “sirdsdarbība” ir 350 Hz (reizes sekundē). Ar šo augsto telpisko un laika korekcijas jaudu MACAO spēj gandrīz atjaunot 8,0 m VLT vienības teleskopa teorētiski iespējamo (ar “difrakcijas ierobežojumu”) attēla kvalitāti spektra tuvinātajā un infrasarkanajā zonā ar aptuveni viļņa garumu 2? M. Rezultātā iegūtā attēla izšķirtspēja (asums), kas ir aptuveni 60 milicioseku, ir uzlabojums vairāk nekā par 10, salīdzinot ar standarta novērojumiem ar ierobežotu redzamību. Bez AO tehnikas priekšrocībām šādu attēla asumu varēja iegūt tikai tad, ja teleskopu novieto virs Zemes atmosfēras.
MACAO-VLTI tās pašreizējā formā tehniskā izstrāde tika uzsākta 1999. gadā, un ar projekta pārskatīšanu ar 6 mēnešu intervālu projekts ātri sasniedza ātrumu. Efektīvais dizains ir ļoti auglīgas sadarbības rezultāts starp ESO AO departamentu un Eiropas rūpniecību, kas sekmēja rūpīgu daudzu augsto tehnoloģiju komponentu izgatavošanu, ieskaitot bimorph DM ar 60 izpildmehānismiem, ātras reakcijas uzgali un noliecamu stiprinājumu un daudzi citi. Šīs sarežģītās reālā laika sistēmas montāžu, testēšanu un veiktspējas pielāgošanu uzņēmās ESO-Garching darbinieki.
Instalācija Paranal
Pirmie 60+ kubikmetru sūtījuma kastes ar MACAO komponentiem ieradās Paranal observatorijā 2003. gada 12. martā. Neilgi pēc tam ESO inženieri un tehniķi sāka šī sarežģītā instrumenta rūpīgu montāžu zem VLT 8,2 m garā KUEYEN teleskopa ( agrāk UT2).
Viņi sekoja rūpīgi izplānotajai shēmai, kas ietvēra elektronikas, ūdens dzesēšanas sistēmu, mehānisko un optisko komponentu uzstādīšanu. Beigās viņi veica prasīgo optisko izlīdzināšanu, nedēļu pirms plānotajiem pirmajiem testa novērojumiem piegādājot pilnībā samontētu instrumentu. Šī papildu nedēļa sniedza ļoti laipnu un noderīgu iespēju veikt daudzus testus un kalibrēšanu, lai sagatavotu faktiskos novērojumus.
AO interferometrijas dienestam
VLT interferometrs (VLTI) apvieno zvaigžņu gaismu, kas uzņemta ar diviem vai vairākiem 8,2 VLT vienības teleskopiem (vēlāk arī no četriem pārvietojamiem 1,8 m papildu teleskopiem), un ļauj ievērojami palielināt attēla izšķirtspēju. Teleskopu gaismas stari ir apvienoti “fāzē” (saskaņoti). Sākot no primārajiem spoguļiem, tie iziet daudzās refleksijās pa dažādiem ceļiem vairākos simtos metru kopējos attālumos, pirms nonāk līdz interferometrijas laboratorijai, kur tos apvieno ar viļņa garuma daļu, t.i., nanometru robežās!
Interferometrijas tehnikas ieguvums ir milzīgs - apvienojot divu teleskopu gaismas starus, kas atdalīti no 100 metriem, ir iespējams novērot detaļas, kuras citādi varētu izšķirt tikai ar vienu teleskopu ar diametru 100 metri. Sarežģīta datu samazināšana ir nepieciešama, lai interpretētu interferometriskos mērījumus un atvasinātu svarīgus novēroto objektu fiziskos parametrus, piemēram, zvaigžņu diametru utt., Sk. ESO PR 22/02.
VLTI mēra kombinēto staru kohēzijas pakāpi, kas izteikta ar novēroto interferometrisko bārkstis kontrastu. Jo augstāka ir atsevišķo staru saskaņotības pakāpe, jo spēcīgāks ir izmērītais signāls. Noņemot atmosfēras turbulences radītās viļņu frontes aberācijas, MACAO-VLTI sistēmas ievērojami palielina atsevišķu teleskopa staru apvienošanas efektivitāti.
Interferometriskā mērīšanas procesā zvaigznīšu gaisma jāinjicē optiskajās šķiedrās, kas ir ārkārtīgi mazas, lai veiktu savas funkcijas; tikai 6 mm (0,006 mm) diametrā. Bez MACAO “pārfokusēšanas” darbības šķiedrās var ievadīt tikai nelielu daļu teleskopu uztvertās zvaigžņu gaismas, un VLTI nedarbosies tās efektivitātes virsotnē, kurai tā ir paredzēta.
MACAO-VLTI tagad ļaus iegūt koeficientu 100 ievadītajā gaismas plūsmā - tas tiks detalizēti pārbaudīts, kad divi VLT vienības teleskopi, abi aprīkoti ar MACAO-VLTI, darbosies kopā. Tomēr ļoti labais sniegums, kas faktiski sasniegts ar pirmo sistēmu, padara inženierus ļoti pārliecinātus, ka šīs kārtības ieguvums patiešām tiks sasniegts. Šis galīgais tests tiks veikts, tiklīdz otrā MACAO-VLTI sistēma ir uzstādīta vēlāk šajā gadā.
MACAO-VLTI pirmā gaisma
Pēc viena mēneša uzstādīšanas darbiem un sekojošiem testiem, izmantojot mākslīgo gaismas avotu, kas uzstādīts KUEYEN Nasmyth fokusā, MACAO-VLTI bija “Pirmā gaisma” 18. aprīlī, kad saņēma “īstu” gaismu no vairākiem astronomiskiem objektiem.
Iepriekšējo veiktspējas testu laikā, lai izmērītu attēla uzlabojumu (asumu, gaismas enerģijas koncentrāciju) gandrīz infrasarkano staru spektra joslās pie 1,2, 1,6 un 2,2 μm, MACAO-VLTI tika pārbaudīts, izmantojot šim nolūkam izstrādātu infrasarkano staru testa kameru. ESO mērķis. Šis starpposma tests bija nepieciešams, lai nodrošinātu pareizu MACAO darbību, pirms to izmanto koriģēta gaismas stara ievadīšanai VLTI.
Pēc dažām nakts pārbaudēm un dažādu funkciju un darbības parametru optimizēšanas, MACAO-VLTI bija gatavs izmantošanai astronomiskos novērojumos. Zemāk redzamie attēli tika uzņemti vidējos redzamības apstākļos, un tie ilustrē attēla kvalitātes uzlabošanos, izmantojot MACAO-VLTI.
MACAO-VLTI - pirmie attēli
Šeit ir daži no pirmajiem attēliem, kas iegūti ar testa kameru pirmajā MACAO-VLTI sistēmā, kas tagad ir uzstādīta 8,2 m VLT KUEYEN teleskopā.
PR fotoattēli 12b-c / 03 parāda pirmo attēlu zvaigznes (viļņa garums 2,2 μm) infrasarkanajā joslā (redzes lielums 10), kas iegūts bez un ar attēla korekcijām, izmantojot adaptīvo optiku.
PR Photo 12d / 03 parāda vienu no labākajiem attēliem, kas iegūti ar MACAO-VLTI agrīno testu laikā. Tas parāda Strehl koeficientu (gaismas koncentrācijas mērs), kas atbilst specifikācijām, saskaņā ar kurām tika uzbūvēts MACAO-VLTI. Šis milzīgais uzlabojums, izmantojot AO paņēmienus, ir skaidri parādīts PR Photo 12e / 03, un nekorektētais attēla profils (pa kreisi) ir tik tikko pamanāms, salīdzinot ar laboto profilu (pa labi).
PR Photo 11f / 03 parāda MACAO-VLTI korekcijas iespējas, izmantojot vāju virzošo zvaigzni. Testi, izmantojot dažādus spektrālo tipus, parādīja, ka ierobežojošais redzes lielums svārstās no 16 agrīna tipa B zvaigznēm līdz aptuveni 18 vēlīnā tipa M zvaigznēm.
Astronomijas objekti, kas redzami pie difrakcijas robežas
Lai provizoriski novērtētu pētījumu iespējas, kas tagad paveras, izmantojot MACAO-VLTI, tika iegūti šādi divu pazīstamu astronomisko objektu MACAO-VLTI novērojumu piemēri. Tos var labi salīdzināt ar kosmosa attēliem.
Galaktikas centrs
Mūsu pašu galaktikas centrs atrodas Strēlnieka zvaigznājā aptuveni 30 000 gaismas gadu attālumā. PR fotoattēlā 12h / 03 parādīts īslaicīgas iedarbības infrasarkanais skats uz šo reģionu, ko MACAO-VLTI ieguvis agrīnā testa posmā.
Jaunākie AO novērojumi, izmantojot NACO iekārtu VLT, sniedz pārliecinošus pierādījumus tam, ka pašā centrā atrodas supermasīvs melnais caurums ar 2,6 miljoniem saules masu, sk. ESO PR 17/02. Šis rezultāts, kura pamatā ir astrometriski novērojumi zvaigznei, kas riņķo ap melno caurumu un tuvojas tai tikai 17 gaismas stundu attālumā, nebūtu iespējams bez ierobežotas izšķirtspējas difrakcijas attēliem.
Eta Carinae
Eta Carinae ir viena no vissmagākajām zināmajām zvaigznēm, kuras masa, iespējams, pārsniedz 100 saules masas. Tas ir apmēram 4 miljonus reižu spožāks nekā Saule, padarot to par vienu no visspilgtāk zināmajām zvaigznēm.
Šādas masīvas zvaigznes kalpošanas laiks ir salīdzinoši īss - tikai aptuveni 1 miljons gadu, un - kosmiskajā laika posmā - Eta Carinae, iespējams, bija izveidojies diezgan nesen. Šī zvaigzne ir ļoti nestabila un pakļauta vardarbīgiem uzliesmojumiem. To cēlonis ir ļoti augstais radiācijas spiediens zvaigznes augšējos slāņos, kas vardarbīgu izvirdumu laikā, kas var ilgt vairākus gadus, kosmosā ievērojamas daļas vielas “virspusē” izpludina kosmosā. Pēdējais no šiem uzliesmojumiem notika no 1835. līdz 1855. gadam un sasniedza maksimumu 1843. gadā. Neskatoties uz salīdzinoši lielo attālumu - apmēram no 7 500 līdz 10 000 gaismas gadiem - Eta Carinae īslaicīgi kļuva par otro spožāko debesu zvaigzni tajā laikā (ar acīmredzamo mērogu -1 ), pārspēja tikai Sirius.
Saltais Leo
Frosty Leo ir 11. magnitūdas (pēc AGB) zvaigzne, ko ieskauj gāzes, putekļu un liela daudzuma ledus aploksne (no tā arī nosaukums). Saistītajam miglājam ir “tauriņa” forma (bipolāra morfoloģija), un tas ir viens no pazīstamākajiem īsa pārejas posma paraugiem starp diviem vēlīniem evolūcijas posmiem, asimptotisku milzu zaru (AGB) un sekojošiem planētu miglājiem (PNe).
Tiek uzskatīts, ka trijiem saules masu objektiem, piemēram, šim, šī fāze ilgst tikai dažus tūkstošus gadu - vienas acs mirkšķināšanu zvaigznes dzīvē. Tādējādi tādi objekti kā šis ir ļoti reti, un Frosty Leo ir viens no tuvākajiem un spilgtākajiem starp tiem.
Oriģinālais avots: ESO ziņu izlaidums
