Kuvan luotto: UC Berkeley
Kalifornian yliopiston Berkeleyn astronomit ovat hyödyntäneet äskettäin asennettua laser-ohjaustähteiden järjestelmää UC: n Lick-observatoriossa saadakseen teräviä, silmänvapaita kuvia kaukaisten massiivisten tähtien heikoista pölyisistä levyistä. Kuvista näkyy selvästi, että kaksi-kolme kertaa aurinkoa suurempia tähtiä muodostuu samalla tavalla kuin aurinko-tyyppisiä tähtiä - pyörteisen pallomaisen pilven sisällä, joka putoaa levylle, kuten se, josta aurinko ja sen planeetat nousivat.
Keltainen taivaan lävitsevä lasersäde Lickin observatorion yli otettiin käyttöön 10-jalkaisessa Shane-kaukoputkessa viime vuonna. Laajennettuna teleskoopin ”kumipeilijärjestelmä”, jota kutsutaan adaptiiviseksi optikaksi, koko yötaivaalle. Laserin lisäys tekee Lickistä ainoan observatorion, joka tarjoaa laser-ohjaustähteen rutiinikäyttöön.
UC Berkeley -tiimi ja sen kollegat UC Santa Cruzin adaptiivisen optiikan keskuksessa ja Lawrence Livermore National Laboratoryssa (LLNL) raportoivat tuloksista Science-lehden 27. helmikuuta ilmestyvässä lehdessä.
”Aurinkoomme kaltaisten tähtien paradigma on pilven painovoimainen romahtaminen protostariin ja pannukakun kaltaiseen lisääntymislevyyn, mutta siellä on massa, jolla tämä ei voi toimia - tähden kirkkaus on riittävä häiritsemään levyä, ja se hajoaa niin nopeasti kuin kokoaa yhteen ”, kertoi UC Berkeleyn tähtitieteen professori James R. Graham. "Tietomme osoittavat, että vakiomallimalli toimii edelleen tähtiin, jotka ovat kaksi tai kolme kertaa niin massiivisia kuin aurinko."
"Ilman mukautuvaa optiikkaa, me näkisimme maasta vain suuren sumun möykkyn, emmekä pystyisi havaitsemaan mitään lähteiden ympärillä olevaa hienoa rakennetta", lisäsi UC Berkeleyn jatko-opiskelija Marshall D. Perrin. "Havainnomme tukevat voimakkaasti nousevaa näkemystä, jonka mukaan matalat ja keskitason tähdet muodostuvat samalla tavalla."
Lickin Shane-teleskooppiin lisättiin vuonna 1996 mukautuva optiikkajärjestelmä, joka poistaa ilmakehän turbulenssin hämärtyvät vaikutukset. Lick-teleskoopilla, kuten kaikilla muillakin nykyään mukautuvalla optiikalla varustetuilla teleskoopeilla, mukaan lukien kaksi 10-metristä Keck-teleskooppia Havaijilla, on Lick-teleskoopilla ollut luottaa kirkkaisiin tähtiin näkökenttään, jotta saadaan referenssi hämärteen poistamiseksi. Vain noin 10–10 prosenttia taivaan esineistä on riittävän lähellä kirkasta tähteä, jotta tällainen “luonnollinen” ohjaustähtijärjestelmä toimisi.
Natriumvärilaser, jonka ovat kehittäneet ace-laser-tutkijat Deanna M. Pennington ja Herbert Friedman LLLL: stä, viimeistelee lopulta adaptiivisen optiikkajärjestelmän, jotta tähtitieteilijät voivat käyttää sitä katsomaan mitä tahansa taivaan osaa riippumatta siitä, onko kirkas tähti lähellä.
Lick, joka on kiinnitetty Lick-kaukoputken reikään, loistaa kapean säteen noin 60 mailin päässä turbulenssivyöhykkeen yläkehään, missä laservalo stimuloi natriumatomeja absorboimaan ja lähettämään uudelleen samanvärisiä valoja. Natrium tulee mikrometeoriiteista, jotka liekit irtoavat ja haihtuvat, kun ne saapuvat maan ilmakehään.
Ilmakehään luotu keltainen hehkuva piste vastaa 9. suuruusluokan tähteä - noin 40 kertaa vaaleampaa kuin ihmisen silmä voi nähdä. Siitä huolimatta se tarjoaa tasaisen valonlähteen yhtä tehokkaan kuin kirkas kaukainen tähti.
”Käytämme tätä valoa mitataksesi ilmakehän turbulenssia teleskooppimme yli satoja kertoja sekunnissa, ja muotoilemme sen jälkeen tiedot erityisen taipuisan peilin muotoon siten, että kun valo, sekä laserista että kohteesta, olet katsoen, poistuu siitä, turbulenssin vaikutukset poistuvat ”, kertoi UC Santa Cruzin tähtitieteen ja astrofysiikan professori Claire Max, adaptiivisen optiikan keskuksen varajohtaja ja LLNL: n tutkija, joka on työskennellyt enemmän kuin 10 vuotta laser-ohjaustähtijärjestelmän kehittämiseksi.
Yhdessä tämän järjestelmän ensimmäisistä testeistä Graham ja Perrin käänsivät kaukoputken harvinaisten, nuorten, massiivisten tähtien, nimeltään Herbig Ae / Be -tähtien kanssa, jotka ovat maasta sameita ja tyypillisesti liian heikkoja, jotta ne voidaan kuvata luonnollisella opastustähteen mukauttavalla optiikalla. Herbig Ae / Be -tähtien, joiden massa on 1,5–10-kertainen kuin aurinko ja todennäköisesti alle 10 miljoonaa vuotta vanhojen, ajatellaan olevan massiivisten tähtien alkua - tähtiä, jotka päätyvät kuin kuumia, tyypin A tähtiä Sirius ja Vega. Herbig Ae / Be-tähtiä luetteloi vuosia sitten UC Santa Cruzin tähtitieteilijä George Herbig, joka on nyt Havaijin yliopistossa.
Herbig Ae / Be-tähteistä massiivisimmat ovat mielenkiintoisia, koska he ovat supernovan räjähdyksiä, jotka siementtävät galaksin raskailla atomeilla, mikä tekee mahdolliseksi kiinteät planeetat ja jopa elämän. Ne laukaisevat tähtiä myös lähellä olevissa pilvissä.
Se, mitä tähtitieteilijät näkivät, oli hyvin samanlainen kuin tunnettu kuva T Tauri-tähtiä, jotka ovat jopa 50 prosenttia suurempia kuin aurinkoamme ja jopa 100 miljoonaa vuotta vanhoja tähtiä. Kaksi Herbig Ae / Be -tähtiä osoittaa selvästi tumman viivan, joka puolittaa jokaista tähteä, johtuen levystä, joka estää tähden kirkkaan häikäisyn, ja tähtiä ja levyä ympäröivä hehkuva pallomainen pölyn ja kaasun halo. Jokaisessa tähdessä voi tuntua nousevan kaksi kaasu- ja pölysuihkua lisääntymislevyn napoista.
Kaksi tähteä, luetteloitu nimellä LkH (198 ja LkH (233 (Lick vety-alfalähteet)), ovat 2000 ja 3.400 valovuoden päässä, Linnunradan galaksin kaukaisella alueella.
"Protostellaarisesta pilvestä peräisin oleva materiaali ei voi pudota suoraan vastasyntyneeseen tähtiin, joten se laskeutuu ensin lisääntymislevylle ja siirtyy sisäänpäin putoaakseen tähtiin vasta sen jälkeen, kun se on vähentänyt kulmavoimaaan", Perrin selitti. ”Se kulmaisen momentinsiirron prosessi yhdessä magneettikenttien kehityksen kanssa johtaa bipolaaristen ulosvirtausten käynnistymiseen. Nämä ulosvirtaukset lopulta tyhjentävät kirjekuoren jättäen vastasyntyneen tähden ympäröimään lisääntymislevyn. Muutaman miljoonan vuoden aikana levyllä oleva muu materiaali on akretoitunut, jättäen vain nuoren tähden taakse. ”
Perrin lisäsi, että Hubble-avaruusteleskooppi on tarjonnut ”erittäin selkeät, yksiselitteiset kuvat levyistä ja ulosvirtauksista T Taurin tähtijen ympärillä”, mikä vahvistaa teorioita aurinkomme tähtien muodostumisesta. Mutta Herbig Ae / Be -tähtien suhteellisen harvinaisuuden takia tällaisista selkeistä tiedoista näistä tähtiä ei ole toistaiseksi ollut, hän sanoi.
Tähtitieteilijät ovat ehdottaneet, että erittäin massiiviset tähdet muodostuvat kahden tai useamman tähden törmäyksestä tai pyöreässä pilvessä toisin kuin pyörittelevä lisääntymislevy. Mielenkiintoista on, että Grahamin ja Perrinin samana yönä kuvaama kolmas tähti osoittautui kahdeksi auringonmuotoiseksi tähdeksi, joiden välissä oli kaasu- ja pölynauha ja jotka näyttävät epäilyttävän siltä, että yksi tähti vangitsee ainetta toisesta.
Graham toivoo voivansa valokuvata enemmän massiivisia Herbig Ae / Be-tähtiä nähdäkseen, ulottuuko standardi tähtimuodostusmalli vielä suurempiin tähtiin. Yksityiskohtaiset kuvat Herbig Ae / Be -tähdistä ovat yhtä paljon velkaa uudelle laserohjaustähtijärjestelmälle kuin Perrinin rakentama ja infrapunakameraan (IRCAL) lisätyn lähi-infrapunakuvauspolarimetri, joka on jo asennettu kaukoputkeen.
"Ilman polarimetriä, tähtivalaisu peittää suurelta osin niiden ympärillä olevat rakenteet", Perrin sanoi. “Polarimetri erottaa polarisoimattoman tähtivalon polarisoituneesta hajallaan valosta ympyräpölystä, mikä lisää tuon pölyn havaittavuutta. Nyt kun olemme kehittäneet tämän tekniikan Lickissä, on mahdollista laajentaa se 10-metriseen Keck-teleskooppiin, kun siellä oleva laser-ohjaustähtijärjestelmä tulee toimintaan. "
Polarimetri jakaa kuvan valon kahteen polarisaatioonsa käyttämällä uuden tyyppistä kahtaistaistavaa kideä, joka on valmistettu litiumista, yttriumista ja fluorista (LiYF4), mikä on parannus tähän mennessä käytettyihin kalsiittikiteisiin.
Monet muut ryhmät kehittelevät lasereita käytettäväksi ohjaustähteinä, mutta Maxin ryhmä on ollut kilpailijoidensa edellä siitä, kun se esitteli konseptin 1990-luvun alkupuolella Livermoressa. Siitä lähtien hän ja kollegansa ovat kehittäneet laseria ja ohjelmistoa, joka mahdollistaa peilin - Lickin 120-tuumaisen kaukoputken tapauksessa 3-tuumaisen toissijaisen peilin pääteleskoopin sisällä - taivuttamisen juuri oikealle irrotettavan tuike tähteä.
11–12 wattinen laser on natriumväris laser, joka on viritetty taajuudelle, joka herättää ilmakehän kylmät natriumatomit. Väriainepumppu pumpataan vihreällä neodyymi-YAG-laserilla, joka on isompi veli helposti saatavilla oleville vihreille milliwattisille laserosoittimille.
"Syy siihen, että voimme nyt tehdä tiedettä laser-ohjaustähtijärjestelmällä, on, että sen luotettavuus ja käytettävyys ovat parantuneet niin paljon", Graham sanoi. "Laser avaa mukautuvan optiikan paljon suuremmalle yhteisölle."
"Mielestäni siitä tulee työhevosinstrumentti Lickissä", lisäsi Max. Itse laser ja mukautuva optiikkajärjestelmä ovat melko vakaita ja melko kestäviä. Nyt tapahtuu, että ihmiset tekevät tähtitieteen sen kanssa, he aikovat kehittää uusia tekniikoita tarkkaillakseen sitä, kokeilla sitä uudentyyppisissä esineissä. Tyypillisellä tavalla hyvä tähtitieteilijä tulee ja tekee laitteellasi sellaisia asioita, joita et ole koskaan kuvitellut. ”
Max ja hänen kollegansa ovat testanneet samanlaista laser-ohjaustähtijärjestelmää Hackin Keck-teleskoopeilla, mutta se ei ole vielä valmis rutiinikäyttöön, hän sanoi.
"Keck käyttää samaa tekniikkaa kuin Lickissä", Max sanoi. ”Odotan näkeväni tämän yleisen tekniikan käytettäväksi useimmissa teleskoopeissa, mutta erityyppisillä lasereilla. Ihmiset keksivät uudentyyppisiä lasereita oikealle ja vasemmalle, joten mielestäni pelin on vielä ratkaistava. ”
Muut Science-kirjoittajat, paitsi Graham, Perrin, Max ja Pennington, ovat sidoksissa Kansallisen tiedesäätiön mukautuvan optiikan keskukseen, jonka keskittymä on UC Santa Cruz: avustava tutkimuksen tähtitieteilijä Paul Kalas UC Berkeleystä, James P. Lloyd Kalifornian teknologiainstituutti, Donald T. Gavel UC: n Santa Cruzin adaptiivisen optiikan laboratoriosta ja Elinor L. Gates, UC: n observatorioiden / Lick-observatorion edustajat.
Laser-ohjaustähden havainnot ja kehittäminen rahoitettiin National Science Foundationin ja Yhdysvaltain energiaministeriön toimesta.
Alkuperäinen lähde: UC Berkeley -lehdistötiedote
