Kép jóváírása: ESO
Az Európai Déli Obszervatórium mérnökeinek csoportja nemrégiben kipróbált egy új adaptív optikai eszközt a nagyon nagy távcsövön (VLT) a chilei Paranal obszervatóriumban. Ez a technológia a távcső által készített képeket hozzáigazítja a Föld légkörének okozta torzulás eltávolításához. mintha űrből látnák őket. A következő lépés a hasonló rendszereknek a létesítményben lévő összes távcsőhöz történő csatlakoztatása, majd egy nagy sorba történő összekapcsolás. Ennek lehetővé kellene tennie az obszervatórium számára, hogy a jelenlegihez képest százszor halványabb tárgyakat oldjon meg.
2003. április 18-án az ESO mérnökeinek csoportja ünnepelte a „Első fény” sikeres megvalósítását a MACAO-VLTI adaptív optikai létesítmény számára a nagyon nagy távcsövön (VLT) a Paranal Obszervatóriumban (Chile). Ez a második adaptív optika (AO) rendszer, amelyet ebben a obszervatóriumban üzembe helyeztünk, a NACO létesítményt követve (ESO PR 25/01).
A földi távcső elérhető képélességét általában a légköri turbulencia hatása korlátozza. Az adaptív optika (AO) technikákkal azonban ezt a jelentős hátrányt lehet kiküszöbölni, hogy a távcső olyan képeket állítson elő, amelyek az elméletileg csak lehetséges élesek, azaz mintha az űrből készülnének.
A „MACAO” rövidítés a „Multi Application Curvature Adaptive Optics” kifejezést jelenti, amely arra utal, hogy az optikai korrekciók milyen módon valósítják meg a légköri turbulencia elmosódó hatását.
A MACAO-VLTI létesítményt az ESO-ban fejlesztették ki. Rendkívül összetett rendszer, melyből négy, mindegyik 8,2 m-es VLT egység-teleszkóphoz egy telepíthető a távcsövek alá (a Coud? -Termekbe). Ezek a rendszerek korrigálják a nagy távcsövek fénysugarainak torzulásait (amelyeket a légköri turbulencia indukál), mielőtt azokat a közös fókusz felé irányítják a VLT interferométer (VLTI) segítségével.
A négy MACAO-VLTI egység telepítése, amelyek közül az első már helyben van, nem kevesebb, mint a VLT interferometria forradalma. A hatékonyság hatalmas növekedése lesz a VLTI érzékenységének 100-szoros növekedése miatt.
Pontosabban fogalmazva: a MACAO-VLTI-vel lehetővé válik az égi tárgyak megfigyelése 100-szor halványabban, mint most. Hamarosan a csillagászok így nagyszámú objektum, az eddig elérhetetlen tárgyak VLTI-jével (ESO PR 23/01) zavaró interferenciákat kaphatnak ezzel az erőteljes megfigyelési technikával, pl. külső galaxisok. A következő nagy felbontású képek és spektrumok teljesen új perspektívákat nyitnak az extragalaktikus kutatásokban, valamint a saját galaxisunk, a Tejút sok halvány tárgyának tanulmányozásában.
A jelen időszakban a négy MACAO-VLTI épületből az elsőt telepítették, integrálták és megfigyelési sorozat segítségével tesztelték. E tesztekhez egy infravörös kamerát fejlesztettek ki, amely lehetővé tette a teljesítmény részletes értékelését. Emellett néhány első, látványos képet mutatott a különböző égi tárgyakról, amelyek közül néhányat itt mutatunk be.
MACAO - több alkalmazású görbületű adaptív optika
Az adaptív optika (AO) rendszerek számítógépes vezérlésű deformálható tükör (DM) segítségével működnek, amely ellensúlyozza a légköri turbulencia által kiváltott kép torzulást. A valós idejű optikai korrekciókon alapul, amelyeket a „hullámfront érzékelő” (speciális kamera) által nyert képadatokból számolnak, nagyon nagy sebességgel, másodpercenként több százszor.
Az ESO többfunkciós görbületű adaptív optika (MACAO) rendszere 60 elem bimorf deformálható tükröt (DM) és egy 60 elemből álló görbület hullámfront érzékelőt használ, 350 Hz (másodpercenként) „szívverésével”. Ezzel a nagy térbeli és időbeli korrekciós képességgel a MACAO majdnem képes visszaállítani egy 8,2 m-es VLT egység-teleszkóp elméletileg lehetséges („diffrakciós korlátozott”) képminőségét a spektrum közeli infravörös tartományában, kb. 2? M Az így kapott képfelbontás (élesség), amely 60 milliárd ív nagyságrendű, több mint 10-szeres javulást jelent a szokásos látáskorlátozott megfigyelésekhez képest. Az AO technika előnye nélkül az ilyen képélességet csak akkor lehet elérni, ha a távcsövet a Föld légköre fölé helyezik.
A MACAO-VLTI jelenlegi formájának műszaki fejlesztését 1999-ben kezdték meg, és a projekt 6 hónapos időközönként történő felülvizsgálatával a projekt gyorsan elérte a sebességet. A hatékony kialakítás az ESO AO osztálya és az európai ipar közötti nagyon gyümölcsöző együttműködés eredménye, amely számos csúcstechnológiájú alkatrész gondos gyártásával járult hozzá, ideértve a 60 hajtóművel ellátott bimorph DM-t, a gyors reagálású tip-tilt tartót és sok más. Az összetett, valós idejű rendszer összeszerelését, tesztelését és teljesítmény-hangolását az ESO-Garching munkatársai végezték.
Telepítés a Paranal-ban
A 60+ köbméter MACAO alkatrészekkel rendelkező küldemény első rekeszei 2003. március 12-én érkeztek a Paranal obszervatóriumba. Nem sokkal ezután az ESO mérnökei és technikusai megkezdték ennek a komplex műszernek a gondos összeállítását, a VLT 8,2 m-es KUEYEN távcső alatt ( korábban UT2).
Gondosan megtervezett sémát követtek, amely magában foglalja az elektronika, a vízhűtő rendszerek, a mechanikai és az optikai alkatrészek telepítését. A végén elvégezték az igényes optikai beállítást, egy héttel a tervezett első tesztmegfigyelések előtt egy teljesen összeállított műszert szállítottak. Ez a kiegészítő hét nagyon üdvözlendő és hasznos lehetőséget kínál számos teszt és kalibrálás elvégzésére a tényleges megfigyelések előkészítése céljából.
AO az interferometria szolgálatához
A VLT interferométer (VLTI) ötvözi a két vagy több 8,2-VLT egység-teleszkóp által rögzített csillagfényt (később négy mozgatható 1,8 m-es kiegészítő távcsőből is), és lehetővé teszi a képfelbontás nagymértékű növelését. A távcsövek fénysugarait „fázisban” (koherensen) hozzák össze. Az elsődleges tükröktől kezdve számos reflexión mennek keresztül a különböző útvonalakon, több száz méteres teljes távolságon keresztül, mielőtt elérték az interferometrikus laboratóriumot, ahol a hullámhossz egy részén belül, azaz a nanométeren belül kombinálják őket!
Az interferometriás technika haszna hatalmas - a két, egymástól 100 méterrel elválasztott távcső fénysugarainak kombinálása lehetővé teszi a részletek megfigyelését, amelyeket egyébként csak egyetlen, 100 méter átmérőjű távcső képes megoldani. Az interferometriás mérések értelmezéséhez és a megfigyelt tárgyak fontos fizikai paramétereinek, például a csillagok átmérőinek stb. Levezetéséhez szükséges a kifinomult adatcsökkentés. ESO PR 22/02.
A VLTI méri a kombinált sugarak koherenciájának fokát, a megfigyelt interferometrikus béren kívüli mintázat kontrasztjában kifejezve. Minél nagyobb a koherencia az egyes sugarak között, annál erősebb a mért jel. A légköri turbulencia által okozott hullámfront-rendellenességek eltávolításával a MACAO-VLTI rendszerek óriási hatékonysággal növelik az egyes távcsövek gerendáinak kombinációját.
Az interferometriás mérési folyamat során a csillagfényt optikai szálakba kell injektálni, amelyek rendkívül kicsi a funkciójuk ellátása érdekében; csak 6 um (0,006 mm) átmérőjű. A MACAO „újrafókuszáló” tevékenysége nélkül a távcsövek által elfogott csillagfény csak egy apró részét lehet beinjektálni a szálakba, és a VLTI nem működne azon a hatékonysági csúcson, amelyre tervezték.
A MACAO-VLTI most lehetővé teszi a 100-szoros nyereséget a befecskendezett fényáramban - ezt részletesen teszteljük, amikor két VLT egység-teleszkóp, mindkettő MACAO-VLTI-vel felszerelt, működik együtt. Az első rendszerrel ténylegesen elért nagyon jó teljesítmény azonban a mérnököket nagyon magabiztossá teszi, hogy ennek a sorrendnek a haszna valóban elérhető lesz. Ezt a végső tesztet akkor hajtják végre, amint a második MACAO-VLTI rendszert ebben az évben később telepítik.
MACAO-VLTI első lámpa
Egy hónapos telepítés után és a KUEYEN Nasmyth fókuszába telepített mesterséges fényforrással végzett tesztek után a MACAO-VLTI április 18-án „első fényt” kapott, amikor több csillagászati objektum „valódi” fényét kapott.
Az előző teljesítményvizsgálatok során a képjavítás (élesség, fényenergia-koncentráció) mérésére a közeli infravörös spektrum sávokban 1,2, 1,6 és 2,2 um-nél, a MACAO-VLTI-t egy erre a célra kifejlesztett infravörös tesztkamera segítségével ellenőrizték. az ESO célja. Erre a közbenső tesztre volt szükség a MACAO megfelelő működésének biztosításához, mielőtt azt korrigált fénysugár betáplálására használják a VLTI-be.
A különféle funkciók és működési paraméterek csak néhány éjszakai tesztelése és optimalizálása után a MACAO-VLTI készen állt a csillagászati megfigyelésekre. Az alábbi képeket átlagos látási körülmények között készítették, és a MACAO-VLTI használatakor szemléltetik a képminőség javulását.
MACAO-VLTI - Első képek
Íme néhány az első kép, amelyet a tesztkamerával nyertünk az első MACAO-VLTI rendszernél, amelyet most a 8,2 m-es VLT KUEYEN teleszkópra telepítünk.
A 12b-c / 03 PR képek a csillag infravörös K-sávjában (2,2 nm-es hullámhossz) mutatják be az első képet (adaptív optika segítségével), korrekció nélkül és képpontokkal.
A PR Photo 12d / 03 a MACAO-VLTI-vel kapott korai tesztek során az egyik legjobb kép. Ez egy Strehl-hányadot (a fénykoncentráció mérését) mutatja, amely teljesíti a MACAO-VLTI építésének előírásait. Ezt az óriási javulást az AO technikák használatakor egyértelműen demonstrálja a PR Photo 12e / 03, a javítatlan képprofil (bal) alig látható a korrekciós profilhoz képest (jobbra).
A PR 11f / 03 fotó bemutatja a MACAO-VLTI korrekciós képességeit, ha halvány vezetőcsillagot használ. Különböző spektrumtípusokkal végzett tesztek azt mutatták, hogy a korlátozó vizuális nagyság a korai B-csillagok esetében 16 és a késői M-csillagok között körülbelül 18-ig változik.
Csillagászati tárgyak a diffrakciós határnál
Két jól ismert csillagászati objektum MACAO-VLTI megfigyeléseinek alábbi példáit kaptuk annak érdekében, hogy ideiglenesen értékeljük a MACAO-VLTI-vel megnyitott kutatási lehetőségeket. Lehet, hogy összehasonlítják az űrlapú képeket.
A Galaktikus Központ
Saját galaxisunk központja a Nyilas csillagképben található, körülbelül 30 000 fényév távolságban. A 12h / 03 PR fénykép e régió rövid expozíciós infravörös képe, amelyet a MACAO-VLTI a korai vizsgálati szakaszban kapott.
A VAC NACO létesítményével végzett legújabb AO-megfigyelések meggyőző bizonyítékot szolgáltatnak arra vonatkozóan, hogy 2,6 millió napelemes tömegű szupermasszív fekete lyuk található a közepén, vö. ESO PR 17/02. Ez az eredmény, amely a fekete lyuk körül keringő csillag asztrometrikus megfigyelésein alapul, és csak 17 fényóra távolságban közeledik hozzá, nem lenne lehetséges a korlátozott felbontású diffrakciós képek nélkül.
Eta Carinae
Az Eta Carinae az egyik legnehezebb csillag, amelynek tömege valószínűleg meghaladja a 100 napenergiát. Körülbelül 4 millió alkalommal világosabb, mint a Nap, így az egyik legvilágosabb csillag ismert.
Egy ilyen hatalmas csillag élettartama viszonylag rövid, csak körülbelül 1 millió év, és - a kozmikus időtávban mérve - az Eta Carinae-nek meglehetősen nemrég alakult ki. Ez a csillag nagyon instabil és erőszakos kitörésekre hajlamos. Ezeket a csillag felső rétegeinél fellépő nagyon magas sugárzási nyomás okozza, amely az anyag jelentős részét a „felszínen” az űrbe fújja az erőszakos kitörések során, amelyek több évig tarthatnak. Az utóbbi kitörések 1835 és 1855 között fordultak elő, és 1843-ban tettek csúcsot. Annak ellenére, hogy viszonylag nagy távolsága - mintegy 7500 és 10 000 fényév közötti, az Eta Carinae röviden az égbolt második fényesebb csillagává vált abban az időben (látszólagos nagyságrenddel -1 ), csak Sirius felülmúlta.
Fagyos Leo
A Frosty Leo egy 11. nagyságú (AGB utáni) csillag, amelyet egy boríték borít, gáz, por és nagy mennyiségű jég (tehát a neve). A kapcsolódó köd „pillangó” alakú (bipoláris morfológia), és ez a két legismertebb példa a két késői evolúciós szakasz, az aszimptotikus óriáság (AGB) és az azt követő bolygó-köd (PNe) közötti rövid átmeneti fázisra.
Egy három napenergia-tömegű objektumhoz hasonlóan ez a fázis csak néhány ezer évig tart, ami egy csillag pislogása a csillag életében. Ezért az ilyen tárgyak nagyon ritkák, és a Frosty Leo az egyik legközelebbi és legfényesebb közöttük.
Eredeti forrás: az ESO sajtóközleménye
