Kép jóváírása: UC Berkeley
A Berkeley-i Kaliforniai Egyetemen a csillagászok kihasználták az UC Lick Obszervatóriumában a közelmúltban felszerelt lézeres irányító csillagrendszer előnyeit, hogy éles, ráncmentes képet kapjanak a távoli hatalmas csillagok halvány poros lemezeiről. A képek egyértelműen azt mutatják, hogy a naptól kétszer-háromszor nagyobb csillagok ugyanúgy alakulnak ki, mint a napelemes csillagok - egy kavargó gömb alakú felhő belsejében, amely összeomlik egy lemezre, mint amelyből a nap és a bolygók felbukkantak.
A Lick Obszervatórium felett az egeket átszúró sárga lézernyaláb a 10 lábú Shane-távcsövön működésbe lépett az elmúlt évben, és a távcső „adaptív optikának nevezett“ gumi tükörrendszerének használatát kiterjesztette az egész éjszakai égboltra. A lézer hozzáadásával a Lick az egyetlen megfigyelőközpont, amely a lézervezető csillagot biztosítja a rutin használathoz.
Az UC Berkeley csapata és munkatársai az UC Santa Cruz adaptív optikai központjában és a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratóriumban (LLNL) jelentik eredményeiket a Science folyóirat 27. február kiadásában.
„A csillagok paradigmája, mint például a nap, egy felhő gravitációs összeomlása egy protostárhoz és egy palacsintaszerű akkumulációs tárcsához, de van olyan tömeg, amelyen ez nem működik - a csillag fényereje elegendővé válik a lemez megrongálásához, és olyan gyorsan szétesik, ahogy összehúzódik ”- mondta James R. Graham, az UC Berkeley csillagászati professzora. "Adataink azt mutatják, hogy a szokásos modell-paradigma továbbra is működik olyan csillagok esetében, amelyek kétszer-háromszor hatalmasabbak, mint a nap."
"Adaptív optika nélkül csak egy nagy, homályos foltot láttunk a talajtól, és nem lenne képes detektálni a források körül levő finom szerkezetet" - tette hozzá Marshall D. Perrin, UC Berkeley végzős hallgató. "Megfigyeléseink erőteljesen támogatják azt a kialakuló képet, amely szerint az alacsony és közepes tömegű csillagok hasonló módon alakulnak ki."
1996-ban egy adaptív optikai rendszert, amely megszünteti a légköri turbulencia elhomályosító hatásait, a Lick Shane-teleszkópjába adták. Ugyanakkor, mint az összes többi adaptív optikájú távcső, beleértve a kettős 10 méteres Keck-távcsövet Hawaiiban, a Lick-távcsőnek is volt támaszkodni a fényes csillagokra a látómezőben, hogy biztosítsa a referencia elhomályosodását. Az égben lévő tárgyaknak csak körülbelül egy-tíz százaléka van elegendő a fényes csillag közelében ahhoz, hogy egy ilyen „természetes” vezetőcsillag-rendszer működjön.
Deanna M. Pennington és Herbert Friedman, az LLNL aceszérszerű tudósai által kifejlesztett nátriumfestő lézer végül kiegészíti az adaptív optikai rendszert, így a csillagászok az ég bármely részének megtekintésére használhatják, függetlenül attól, hogy fényes csillag van-e a közelben.
A Lick teleszkóp furatához rögzítve a lézer keskeny sugarat sugároz körülbelül 60 mérföldre a turbulens zónán keresztül a felső légkörbe, ahol a lézerfény stimulálja a nátrium-atomokat az azonos színű fény abszorpciójára és újbóli kibocsátására. A nátrium olyan mikrometeoritokból származik, amelyek lángja és elpárolog, amikor belépnek a Föld légkörébe.
A légkörben keletkező sárga izzó folt megegyezik a 9. nagyságú csillaggal - körülbelül 40-szer halványabb, mint az emberi szem látja. Ennek ellenére állandó fényforrást biztosít ugyanolyan hatékonyan, mint egy távoli fényes csillag.
„Ezt a fényt használjuk a légköri turbulencia mérésére a távcső fölött másodpercenként százszor, majd ezt az információt használva egy speciális rugalmas tükör kialakításához oly módon, hogy amikor a fény, mind a lézertől, mind pedig a céltól nézve, lepattanva, a turbulencia hatásai megszűnnek ”- mondta Claire Max, az UC Santa Cruz csillagászati és asztrofizikai professzora, az Adaptív Optika Központ igazgatóhelyettese és az LLNL kutatója, aki többet dolgozik mint 10 év alatt lézervezető csillagrendszer kifejlesztése.
A rendszer egyik első vizsgálatánál Graham és Perrin a távcsövet olyan ritka, fiatal, hatalmas csillagokra fordította, amelyeket Herbig Ae / Be csillagoknak hívtak, amelyek a talajtól homályosak és jellemzően túl halványak ahhoz, hogy a természetes vezetővezetőcsillagok adaptív optikája képeket képezzenek. A Herbig Ae / Be csillagokat, amelyek tömege a nap 1,5 és 10-szerese, és valószínűleg kevesebb, mint 10 millió éves, a masszív csillagok kezdete - csillagok, amelyek végül olyanok lesznek, mint a forró, A típusú csillagok, Sirius és Vega. A Herbig Ae / Be csillagokat évekkel ezelőtt katalogizálta George Herbig UC Santa Cruz csillagász, most a Hawaii Egyetemen.
A Herbig Ae / Be csillagok közül a legtömegesebbek nagy érdeklődésre számot tartanak, mivel ezek szupernóva robbanásokon mennek keresztül, amelyek nehéz atomokkal vetik a galaxist, lehetővé téve a szilárd bolygók és akár az élet megteremtését is. A csillagképződést kiváltják a közeli felhőkben is.
Amit az csillagászok láttak, nagyon hasonló volt a T Tauri csillagok ismert képéhez, amelyek a csillagok kialakulási szakaszai akár 50 százalékkal nagyobbak, mint a napunk, és akár 100 millió éves. A két Herbig Ae / Be csillag képei világosan mutatják az egyes csillagokat szétválasztó sötét vonalat, amelyet a csillag fényes tükröződését gátló korong, valamint a csillagot és a lemezt körülvevő por és gáz izzó gömb alakú gömbje okozza. Mindegyik csillagban két gáz- és porfúvóka tűnhet ki az akkumulációs tárcsa pólusaiból.
A két csillag, LkH néven katalogizálva (198 és LkH (233 (Lick hidrogén-alfa források)), 2000 és 3400 fényévre van, a Tejút galaxisának távoli régiójában.
"A protoszkópos felhőből származó anyag nem eshet közvetlenül a csecsemőcsillagba, ezért először egy akkumulációs korongban landol, és csak azután mozog befelé, hogy ráesjen a csillagra, miután szétvette szögletét" - magyarázta Perrin. Ez a szögmozgás folyamat, a mágneses mezők fejlődésével együtt a bipoláris kiáramlás indulásához vezet. Ezek a kiáramlások végül eltávolítják a borítékot, és így egy újszülött csillagot egy akkumulációs korong veszi körül. Néhány millió év alatt a lemezen lévő többi anyag elhalmozódik, csak a fiatal csillagot hagyva hátra. "
Perrin hozzátette, hogy a Hubble Űrtávcső „nagyon világos, egyértelmű képeket adott a T-Tauri csillagok körüli lemezekről és kiáramlásokról”, megerősítve az olyan csillagok kialakulására vonatkozó elméleteket, mint a nap. De a Herbig Ae / Be csillagok viszonylagos ritkasága miatt eddig nem volt ilyen világos adat ezekről a csillagokról - mondta.
A csillagászok azt sugallták, hogy nagyon hatalmas csillagok képződnek két vagy több csillag ütközéséből, vagy turbulens felhőben, ellentétben a kavargó akkumulációs koronggal. Érdekes módon egy harmadik csillag, amelyet ugyanazon az éjszakán Graham és Perrin készített, két napszerű csillagnak bizonyult, amelyek között gáz- és porcsík található, és gyanúsan úgy néz ki, mint az egyik csillag, amely az anyagot rögzíti a másiktól.
Graham azt reméli, hogy hatalmasabb Herbig Ae / Be csillagokat fényképez, hogy megnézze, vajon a standard csillagképző modell kiterjed-e még nagyobb csillagokra is. A Herbig Ae / Be csillagok részletes képei annyira tartoznak az új lézervezető csillagrendszernek, mint egy Perrin által felépített közel-infravörös képalkotó polariméternek, amelyet hozzáadtak a távcsőre már felszerelt Berkeley Near Infrared Camera (IRCAL) készülékhez.
"Polariméter nélkül a csillagokból származó fény nagyrészt eltakarja a körülötte lévő szerkezeteket" - mondta Perrin. „A polariméter elválasztja a nem polarizált csillagfényt a polarizált szórt fénytől a körkörös portól, ez növeli a por detektálhatóságát. Most, hogy Licknél kifejlesztettük ezt a technikát, akkor a 10 méteres Keck-távcsövekre is kiterjeszthetjük, amint az ott lézervezető csillagrendszer működésbe lép. ”
A polariméter felosztja a fényt a képről két polarizációjába egy új típusú, kétlépéses kristályból, lítiumból, ittriumból és fluorból (LiYF4), amely javítás az eddig alkalmazott kalcitkristályokhoz képest.
Sok más csoport fejleszti a lézereket, amelyek irányító csillagokként használhatók, de a Max csoportja már a versenytársai előtt áll, mióta a koncepciót 1990-es évek elején bemutatta Livermore-ban. Azóta és munkatársai tökéletesítették a lézert és azt a szoftvert, amely lehetővé teszi a tükör - Lick 120 hüvelykes távcsövének esetében egy 3 hüvelykes másodlagos tükör a fő távcsövön belül - igazítását, és csak a jobbra történő hajlítás érdekében. csillagok.
A 11–12 wattos lézer egy olyan nátriumfestő lézer, amely olyan frekvenciára van beállítva, amely gerjeszti a légkör hideg nátrium-atomjait. A színező lézert egy zöld neodímium YAG lézer szivattyúzza, amely egy nagyobb testvér a könnyen elérhető zöld milliwatt lézer mutatókhoz.
"Azért tudjuk tudományt csinálni a lézervezető csillagrendszerrel, hogy a megbízhatóság és a használhatóság annyira javult" - mondta Graham. "A lézer sokkal nagyobb közösség számára nyitja meg az adaptív optikát."
"Úgy gondolom, hogy ez Lho-ban munkafúró eszköz lesz" - tette hozzá Max. „Maga a lézer és az adaptív optikai rendszer hardvere elég stabil és elég robusztus. Most mi fog történni, hogy az emberek csillagászatot fognak csinálni vele, új technikákat fognak kidolgozni, hogy megfigyeljék vele, új típusú tárgyakon kipróbálják. A szokásos módon egy jó csillagász jön, és olyan eszközöket fog csinálni a hangszerével, amelyet soha nem tudott volna elképzelni.
Max és munkatársai azonos lézervezető csillagrendszert teszteltek a hawaii Keck-távcsövekben, de ez még nem áll készen a rutinszerű felhasználásra - mondta.
"A Keck ugyanazt a technológiát használja, mint a Licknél" - mondta Max. „Azt várom, hogy ezt az általános technológiát a legtöbb távcsövön használják, de különféle lézerekkel. Az emberek új típusú lézereket találnak jobbra és balra, tehát azt hiszem, hogy a játéknak meg kell maradnia. "
A Science cikk többi szerzője, kivéve Graham, Perrin, Max és Pennington, kapcsolódik a Nemzeti Tudományos Alapítvány adaptív optika központjához, amelynek központja az UC Santa Cruz: az UC Berkeley Paul Kalas asszisztens kutatója, James P. Lloyd az UC Berkeley-ből. Kaliforniai Technológiai Intézet, Donald T. Gavel, az UC Santa Cruz adaptív optika laboratóriuma, és Elinor L. Gates, az UC Obszervatóriumok / Lick Obszervatórium.
A lézervezető csillag megfigyelését és fejlesztését a Nemzeti Tudományos Alapítvány és az Egyesült Államok Energiaügyi Tanszéke finanszírozta.
Eredeti forrás: UC Berkeley sajtóközlemény
