Kuvaluotto: ESO
Euroopan eteläisen observatorion insinööritiimi testasi äskettäin uuden mukautuvan optiikan laitteiston VGA: lla erittäin parallisella teleskoopilla Paranal-observatoriossa Chilessä. Tämä tekniikka mukauttaa kaukoputken ottamia kuvia maapallon ilmakehän aiheuttamien vääristymien poistamiseksi? kuin he olisivat nähneet avaruudesta. Seuraava vaihe on kytkeä samanlaiset järjestelmät kaikkiin laitoksen teleskoopeihin ja kytkeä ne sitten suureen ryhmään. Tämän pitäisi antaa observatorion pystyä ratkaisemaan esineet sata kertaa kevyemmin kuin nykyään.
ESO: n insinööriryhmä juhlii 18. huhtikuuta 2003 MACAO-VLTI-adaptiivisen optiikan mukaisen MACAO-VLTI-adaptiivisen optiikan onnistunutta suorittamista erittäin suurella kaukoputkella (VLT) Paranal-observatoriossa (Chile). Tämä on toinen Adaptive Optics (AO) -järjestelmä, joka otettiin käyttöön tässä observatoriossa NACO-laitoksen (ESO PR 25/01) seurauksena.
Maassa sijaitsevan kaukoputken saavutettavissa olevaa kuvan terävyyttä rajoittaa yleensä ilmakehän turbulenssin vaikutus. Adaptiivisella optiikalla (AO), tämä suuri haitta voidaan kuitenkin poistaa siten, että kaukoputki tuottaa kuvia, jotka ovat niin teräviä kuin teoreettisesti mahdollista, ts. Kuin ne olisi otettu avaruudesta.
Lyhenne ”MACAO” tarkoittaa ”Multi Application Curvature Adaptive Optics”, joka viittaa optisten korjausten erityiseen tapaan, joka “eliminoi” ilmakehän turbulenssin hämärtävän vaikutuksen.
ESAC: ssa kehitettiin MACAO-VLTI-laitos. Se on erittäin monimutkainen järjestelmä, josta neljä, yksi kutakin 8,2 m: n VLT-yksikköteleskooppia kohti, asennetaan kaukoputkien alle (Coud? -Huoneisiin). Nämä järjestelmät korjaa suurten teleskooppien valonsäteiden vääristymiä (ilmakehän turbulenssin indusoimat) ennen kuin ne suunnataan kohti yhteistä tarkennusta VLT-interferometrillä (VLTI).
Neljän MACAO-VLTI-yksikön, joista ensimmäinen on nyt paikallaan, asentaminen merkitsee muuta kuin vallankumousta VLT-interferometriassa. Tuloksena on valtava hyötysuhde, koska siihen liittyy VLTI: n herkkyyden 100-kertainen lisäys.
Yksinkertaisesti sanottuna, MACAO-VLTI: llä on mahdollista tarkkailla taivaankappaleita sata kertaa kevyemmin kuin nyt. Pian tähtitieteilijät voivat siten saada häiriöreunat suuren määrän esineiden VLTI: n (ESO PR 23/01) kanssa tähän mennessä ulottumattomissa tällä tehokkaalla tarkkailutekniikalla, esim. ulkoiset galaksit. Seuraavat korkearesoluutioiset kuvat ja spektrit avaavat täysin uusia näkökulmia extragalaktisessa tutkimuksessa ja myös monien heikkojen kohteiden tutkimuksissa omassa galaksissamme, Linnunradalla.
Esillä olevan ajanjakson aikana ensimmäinen neljästä MACAO-VLTI-laitoksesta asennettiin, integroitiin ja testattiin havainnointisarjan avulla. Näitä testejä varten kehitettiin erityisesti infrapunakamera, joka mahdollisti suorituskyvyn yksityiskohtaisen arvioinnin. Se antoi myös joitain ensimmäisiä, upeita näkymiä eri taivaankappaleista, joista jotkut on esitetty täällä.
MACAO - monisovelluskäyrän adaptiivinen optiikka
Adaptive Optics (AO) -järjestelmät toimivat tietokoneohjatun muodonmuutospeilin (DM) avulla, joka estää ilmakehän turbulenssin aiheuttaman kuvan vääristymisen. Se perustuu reaaliaikaisiin optisiin korjauksiin, jotka on laskettu ”aaltorintamaisen anturin” (erityinen kamera) saamilla kuvatiedoista erittäin suurella nopeudella, useita satoja kertoja sekunnissa.
ESO-monikäyttöinen mukautuva mukautuva optiikka (MACAO) käyttää 60-elementtisistä bimorfista muodonmuutospeiliä (DM) ja 60-elementtisistä kaarevuudeltaan aaltorintama-anturia, jonka ”syke” on 350 Hz (kertaa sekunnissa). Tällä suurella spatiaalisella ja ajallisella korjausvoimalla MACAO pystyy melkein palauttamaan 8,2 m: n VLT-yksikköteleskoopin teoreettisesti mahdollisen (”diffraktioon rajoitetun”) kuvanlaadun spektrin lähellä olevalle infrapuna-alueelle noin aallonpituudella 2 m Tuloksena saatava kuvan resoluutio (terävyys), joka on luokkaa 60 milli-kaarisekuntia, on parannus yli kertoimella 10 verrattuna tavanomaisiin näkemiseen rajoitettuihin havaintoihin. Ilman AO-tekniikan hyötyä tällainen kuvan terävyys saadaan vain, jos kaukoputki sijoitetaan maan ilmakehän yläpuolelle.
MACAO-VLTI: n tekninen kehittäminen nykyisessä muodossaan aloitettiin vuonna 1999, ja hankkeen tarkistuksilla 6 kuukauden välein projekti saavutti nopeasti nopeuden. Tehokas suunnittelu on tulosta erittäin hedelmällisestä yhteistyöstä ESO: n AO-osaston ja eurooppalaisen teollisuuden välillä, joka on vaikuttanut lukuisten korkean teknologian komponenttien huolellisella valmistuksella, mukaan lukien bimorph DM 60 toimilaitteella, nopea reaktio kärki-kallistuskiinnitys ja monet muut. ESO-Garchingin henkilöstö oletti tämän monimutkaisen reaaliaikaisen järjestelmän kokoonpanon, testit ja suorituskyvyn virittämisen.
Asennus Paranaliin
MACAO-komponenteilla varustetun 60+ kuutiometrin lähetyksen ensimmäiset laatikot saapuivat Paranalin observatorioon 12. maaliskuuta 2003. Pian sen jälkeen ESO: n insinöörit ja teknikot aloittivat tämän monimutkaisen instrumentin huolellisen kokoamisen, VLT 8,2 m: n KUEYEN-kaukoputken alla ( aiemmin UT2).
He seurasivat huolellisesti suunniteltua suunnitelmaa, joka sisälsi elektroniikan, vesijäähdytysjärjestelmien, mekaanisten ja optisten komponenttien asennuksen. Lopussa he suorittivat vaativan optisen kohdistuksen toimittamalla täysin koottu instrumentti viikkoa ennen suunniteltuja ensimmäisiä testihavaintoja. Tämä ylimääräinen viikko antoi erittäin tervetulleen ja hyödyllisen tilaisuuden suorittaa lukuisia testejä ja kalibrointeja todellisten havaintojen valmistelua varten.
AO interferometrian palveluun
VLT-interferometri (VLTI) yhdistää kahden tai useamman 8,2-VLT-teleskoopin (myöhemmin myös neljästä siirrettävästä 1,8 m: n lisäteleskoopista) otetun tähtivalon ja mahdollistaa kuvanresoluution huomattavan parantamisen. Teleskooppien valonsäteet yhdistetään ”vaiheessa” (koherentisti). Alkaen ensisijaisilta peileiltä he käyvät läpi useita heijastuksia eri reiteillään useiden satojen metrien kokonaisetäisyyksillä ennen kuin ne saavuttavat interferometrisen laboratorion, missä ne yhdistetään murto-osaan aallonpituudesta, ts. Nanometrien sisällä!
Interferometrisen tekniikan hyöty on valtava - kahden, 100 metrin päässä erotetun kaukoputken valonsäteiden yhdistäminen mahdollistaa yksityiskohtien tarkkailun, jotka muuten voitaisiin ratkaista vain yhdellä 100 metrin halkaisijalla olevalla kaukoputkella. Hienostunut datan pienentäminen on välttämätöntä interferometristen mittausten tulkitsemiseksi ja havaittujen kohteiden tärkeiden fysikaalisten parametrien, kuten tähtien halkaisijoiden ymmärtämiseksi, vrt. ESO PR 22/02.
VLTI mittaa yhdistettyjen palkkien koheesioastetta ilmaistuna havaitun interferometrisen reunakuvion kontrastina. Mitä korkeampi koheesioaste yksittäisten palkkien välillä, sitä voimakkaampi on mitattu signaali. Poistamalla ilmakehän turbulenssin aiheuttamat aallonrintaman poikkeamat, MACAO-VLTI-järjestelmät lisäävät huomattavasti yksittäisten teleskooppisäteiden yhdistämisen tehokkuutta.
Interferometrisessä mittausprosessissa tähtivalo on ruiskutettava optisiin kuituihin, jotka ovat erittäin pieniä toimintansa suorittamiseksi; vain halkaisijaltaan vain 6 um (0,006 mm). Ilman MACAO: n ”keskittymistoimintoa” vain pieni osa kaukoputkien kaapamasta tähtivalosta voidaan injektoida kuituihin, ja VLTI ei toimisi sen tehokkuuden huipulla, jota varten se on suunniteltu.
MACAO-VLTI sallii nyt kertoimen 100 vahvistuksen injektoidussa valonvuossa - tämä testataan yksityiskohtaisesti, kun kaksi VLT-yksikköteleskooppia, jotka molemmat on varustettu MACAO-VLTI: llä, toimivat yhdessä. Ensimmäisellä järjestelmällä tosiasiallisesti saavutettu erittäin hyvä suorituskyky tekee insinööreistä kuitenkin hyvin varmoja siitä, että tämän tilauksen hyöty todellakin saavutetaan. Tämä perimmäinen testi suoritetaan heti, kun toinen MACAO-VLTI-järjestelmä on asennettu myöhemmin tänä vuonna.
MACAO-VLTI ensimmäinen valo
Yhden kuukauden asennustyön jälkeen ja seuraavien kokeiden suorittamisen avulla keinotekoisella valonlähteellä, joka oli asennettu KUEYENin Nasmyth-fokukseen, MACAO-VLTI: llä oli ”ensimmäinen valo” 18. huhtikuuta, kun se sai ”todellista” valoa useista tähtitieteellisistä kohteista.
Edellisissä suorituskykytesteissä kuvan parantamisen (terävyys, valoenergian pitoisuus) mittaamiseksi lähi-infrapunaspektrikaistoilla 1,2, 1,6 ja 2,2 um: n kohdalla, MACAO-VLTI tarkistettiin tätä varten kehitetyn räätälöidyn infrapunatestikameran avulla. ESOn tarkoitus. Tämä välitesti vaadittiin varmistamaan MACAO: n moitteeton toiminta ennen kuin sitä käytetään syöttämään korjattu valonsäde VLTI: hen.
Vain muutaman yön testauksen ja erilaisten toimintojen ja toimintaparametrien optimoinnin jälkeen MACAO-VLTI oli valmis käytettäväksi tähtitieteellisissä havainnoissa. Alla olevat kuvat on otettu keskimääräisissä näkymisolosuhteissa, ja ne kuvaavat kuvanlaadun paranemista MACAO-VLTI: tä käytettäessä.
MACAO-VLTI - Ensimmäiset kuvat
Tässä on joitain ensimmäisistä kuvista, jotka on saatu testikameralla ensimmäisessä MACAO-VLTI-järjestelmässä, joka on nyt asennettu 8,2 m: n VLT KUEYEN-teleskooppiin.
PR-valokuvat 12b-c / 03 esittävät ensimmäisen kuvan infrapuna-K-kaistalla (aallonpituus 2,2 um), joka on saatu ilman ja ilman kuvankorjauksia adaptiivisella optiikalla.
PR Photo 12d / 03 näyttää yhden parhaista MACAO-VLTI: llä aikaisempien testien aikana saaduista kuvista. Se osoittaa Strehlin suhteen (valon pitoisuuden mitta), joka täyttää MACAO-VLTI: n vaatimukset. Tämä valtava parannus AO-tekniikoita käytettäessä on selvästi osoitettu PR Photo 12e / 03: ssa, korjaamaton kuvaprofiili (vasen) on tuskin näkyvissä verrattuna korjattuun profiiliin (oikea).
PR Photo 11f / 03 osoittaa MACAO-VLTI: n korjausominaisuudet heikkoa ohjaustähteä käytettäessä. Eri spektrityyppejä käyttävät testit osoittivat, että rajoittava visuaalinen voimakkuus vaihtelee 16: n välillä varhaisen tyypin B-tähtiä ja noin 18: n välillä myöhään tyypin M-tähtien välillä.
Tähtitieteelliset esineet nähtynä diffraktiorajalla
Seuraavat esimerkit kahden tunnettujen tähtitieteellisten esineiden MACAO-VLTI-havainnoista saatiin väliaikaiseksi arvioimiseksi MACAO-VLTI: n kanssa nyt avautuvat tutkimusmahdollisuudet. Niitä voidaan verrata avaruuteen perustuviin kuviin.
Galaktinen keskus
Oman galaksimme keskusta sijaitsee Jousimiehen tähdistössä noin 30 000 valovuoden etäisyydellä. PR-valokuva 12h / 03 näyttää lyhytaikaisen infrapunakuvan tästä alueesta, jonka MACAO-VLTI on saanut varhaisessa testivaiheessa.
Äskettäiset AO: n havainnot, jotka käyttivät NACO-laitosta VLT: ssä, tarjoavat vakuuttavan todisteen siitä, että supermassiivinen musta aukko, jossa on 2,6 miljoonaa aurinkomassoa, sijaitsee aivan keskustassa, vrt. ESO PR 17/02. Tämä tulos, joka perustui mustasta aukosta kiertävän tähden astrometrisiin havaintoihin ja lähestyy sitä vain 17 valotunnin etäisyydellä, ei olisi ollut mahdollista ilman rajoitetun diffraktion kuvan kuvia.
Eta Carinae
Eta Carinae on yksi tunnetuimmista raskaimmista tähtiistä, ja sen massa ylittää todennäköisesti 100 auringon massaa. Se on noin 4 miljoonaa kertaa kirkkaampi kuin aurinko, joten se on yksi valoisimmista tunnetuista tähtiistä.
Tällaisen massiivisen tähden käyttöikä on suhteellisen lyhyt, vain noin miljoona vuotta, ja - kosmisessa aikataulussa mitattuna - Eta Carinaen on täytynyt muodostaa melko hiljattain. Tämä tähti on erittäin epävakaa ja altis väkivaltaisille purkauksille. Ne johtuvat erittäin korkeasta säteilypaineesta tähden ylemmissä kerroksissa, mikä puhaltaa merkittävät osat "pinnassa" olevasta aineesta avaruuteen väkivaltaisten purkausten aikana, jotka voivat kestää useita vuosia. Viimeinen näistä purkauksista tapahtui vuosina 1835–1855 ja saavutti huipunsa vuonna 1843. Huolimatta suhteellisen suuresta etäisyydestään - noin 7 500–10 000 valovuotta - Eta Carinaesta tuli hetkeksi taivaan toiseksi kirkkain tähti tuolloin (näennäisarvoltaan -1 ), vain Sirius ohitti.
Pakkas Leo
Frosty Leo on suuruusluokan 11 (AGB: n jälkeinen) tähti, jota ympäröi kirjekuori kaasua, pölyä ja suuria määriä jäätä (tästä nimi). Liittyvä nebula on muodossa "perhonen" (bipolaarinen morfologia) ja se on yksi tunnetuimpia esimerkkejä lyhyestä siirtymävaiheesta kahden myöhäisen evoluutiovaiheen, asymptoottisen jättiläishaaran (AGB) ja sitä seuraavien planeettatiivisien (PNe) välillä.
Tämänkaltaisella kolmella aurinko-massaobjektilla tämän vaiheen uskotaan kestävän vain muutamatuhatta vuotta, silmän välähdyksen tähden elämässä. Siksi tämän kaltaiset esineet ovat hyvin harvinaisia ja Frosty Leo on yksi lähimmistä ja kirkkaimmista niistä.
Alkuperäinen lähde: ESO-lehdistötiedote
