Pierwsze światło instrumentu MATISSE na interferometrze VLTI
Dodane przez jacek dnia 06/03/2018 20:48:25
Najpotężniejszy instrument interferometryczny w historii w zakresie średniej podczerwieni

MATISSE,ESO First light for MATISSE interferometric instrument
The MATISSE instrument on ESO’s Very Large Telescope Interferometer (VLTI) successfully made its first observations at the Paranal Observatory in northern Chile in early-2018. MATISSE is the most powerful interferometric instrument in the world at mid-infrared wavelengths. It will use high-resolution imaging and spectroscopy to probe the regions around young stars where planets are forming as well as the regions around supermassive black holes in the centres of galaxies. This image is a colourised version of the first MATISSE interferometric observations of the star Sirius, combining data from four Auxiliary Telescopes of the VLT. The colours represent the changing wavelengths of the data, with blue showing the shorter wavelengths and red the longer. The observations were made in the infrared, so these are not the colours that would be seen with the human eye.
Źródło:ESO/MATISSE consortium
Nowy instrument MATISSE na należącym do ESO interferometrze VLTI z sukcesem wykonał swoje pierwsze obserwacje w Obserwatorium Paranal w Chile. MATISSE jest najpotężniejszym instrumentem interferometrycznym na świecie w zakresie średniej podczerwieni. Będzie wykorzystywał obrazy w wysokiej rozdzielczości i spektroskopię do badania obszarów wokół młodych gwiazd, w których formują się planety, a także otoczenia supermasywnych czarnych dziur w centrach galaktyk. Pierwsze obserwacje MATISSE wykorzystały Teleskopy Pomocnicze VLTI do przeegzaminowania najjaśniejszych gwiazd nocnego nieba, takich jak Syriusz, Rigel, Betelgeza i pokazały, że instrument pracuje poprawnie.
Treść rozszerzona

MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment) obserwuje światło podczerwone — czyli światło pomiędzy zakresem widzialnym, a mikrofalami w widmie elektromagnetycznym, pokrywając zakres długości fali od 3 do 13 mikrometrów (µm) [1]. Jest instrumentem spektro-interferometrycznym drugiej generacji dla należącego do ESO Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), który potrafi wykorzystać kilka teleskopów i falową naturę światła. W ten sposób tworzy bardziej szczegółowe obrazy obiektów niebieskich, niż gdyby uzyskiwał je przy pomocy dowolnego istniejącego lub planowanego teleskopu dla tego zakresu długości fali.

Po 12 latach prac rozwojowych prowadzonych przez licznych inżynierów i astronomów we Francji, Niemczech, Austrii, Holandii i ESO, a następnie długim okresie wymagającej pracy przy instalacji i testowaniu tego skomplikowanego instrumentu, pierwsze obserwacje potwierdziły, że MATISSE działa zgodnie z założeniami [2].

Wstępne obserwacje MATISSE dotyczyły czerwonego nadolbrzyma – gwiazdy Betelgeza, odnośnie której uważa się, że wybuchnie jako supernowa, w ciągu kilkuset tysięcy lat. Obserwacje pokazały, że gwiazda ta ciągle ma sekrety do odkrycia. Nowe obserwacje udowodniły, że gwiazda wydaje się mieć różny rozmiar w zależności od długości fali. Dane te pozwolą astronomom na dalsze badania otoczenia olbrzymiej gwiazdy i tego, jak rozwiewa materię w przestrzeń kosmiczną.

Kierownik naukowy projektu MATISSE, Bruno Lopez (Observatoire de la Côte d’Azur (OCA), Nicea, Francja), tłumaczy jego unikatową moc: „Pojedyncze teleskopy mogą osiągnąć ostrość obrazu limitowaną rozmiarami ich zwierciadeł. Aby uzyskać jeszcze lepszą rozdzielczość, łączymy — albo “interferujemy” — światło z czterech różnych teleskopów VLT. Umożliwia to MATISSE dostarczanie ostrzejszych obrazów niż jakikolwiek teleskop pracujący w zakresie 3–13 μm, co będzie uzupełniać przyszłe obserwacje Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.

MATISSE wniesie wkład w kilka fundamentalnych obszarów badań astronomicznych, skupiając się w szczególności na wewnętrznych rejonach dysków wokół młodych gwiazd, w których formują się planety, na badaniach gwiazd w różnych stadiach ich życia oraz na otoczeniu supermasywnych czarnych dziur w centrach galaktyk.

Thomas Henning, dyrektor Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) w Heidelbergu (Germany) i współkierownik naukowy MATISSE, komentuje: “Spoglądając na wewnętrzne rejony dysków protoplanetarnych przy pomocy MATISSE, mamy nadzieję poznać pochodzenie różnych minerałów zawartych w takich dyskach — minerałów, z których później formują się stałe jądra planet takich jak Ziemia.”

Walter Jaffe, naukowiec projektu i współkierownik naukowy z University of Leiden w Holandii oraz Gerd Weigelt, współkierownik naukowy z Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), Bonn, Niemcy, dodaje: „MATISSE da nam dramatyczne obrazy obszarów formowania się planet, gwiazd wielokrotnych, a pracując z Teleskopami Głównymi VLT, także pyłowych dysków zasilających supermasywne czarne dziury. Mamy nadzieję także na obserwacje dotyczące egzotycznych obiektów w Układzie Słonecznym, takich jak wulkany na Io oraz atmosfer wielkich egzoplanet.”

MATISSE łączy cztery wiązki, co oznacza, że łączy razem światło zebrane przez maksymalnie cztery 8,2-metrowe Teleskopy Główne VLT albo maksymalnie cztery Teleskopy Pomocnicze, tworzące VLTI, wykonujące zarówno obserwacje spektroskopowe, jak i zdjęcia. W tym trybie MATISSE i VLTI posiadają razem moc obrazującą teleskopu o średnicy do 200 metrów, zdolnego uzyskać najbardziej szczegółowe zdjęcia wykonane kiedykolwiek w zakresie średniej podczerwieni.

Początkowe testy wykonano przy użyciu Teleskopów Pomocniczych, a dalsze obserwacje z użyciem Teleskopów Głównych VLT są planowane na kolejne miesiące.

MATISSE nakłada na siebie światło obiektów1) astronomicznych z połączonego światła od wielu teleskopów, czego efektem jest wzór interferencyjny, który zawiera informację o wyglądzie obiekty, na podstawie której można zrekonstruować obraz.

Pierwsze światło MATISSE oznacza duży krok naprzód w zakresie obecnych interferometrów optycznych/podczerwonych i pozwoli astronomom na uzyskiwanie obrazów interferometrycznych o lepszych detalach w szerszym niż do tej pory zakresie długości fali. MATISSE będzie komplementarny dla instrumentów planowanych dla nadchodzącego Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu (ELT), a w szczególności dla METIS (Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph). MATISSE będzie obserwować jaśniejsze obiekty niż METIS, ale z lepszą rozdzielczością przestrzenną.

Andreas Glindemann, kierownik projektu MATISSE w ESO, podsumowuje: „Wykonując MATISSE do rzeczywistości wymagało pracy wielu ludzi przez wiele lat. To cudownie widzieć, że instrument pracuje tak dobrze. Czekamy teraz na ekscytujące dane naukowe!”

Uwagi

[1] MATISSE został zaprojektowany, sfinansowany i zbudowany w bliskiej współpracy z ESO przez konsorcjum złożone z instytutów we Francji (INSU-CNRS w Paryżu i OCA w Nieci, gdzie pracuje zespół kierowniczy), Niemczech (MPIA, MPIfR i University of Kiel), Holandii (NOVA i University of Leiden) oraz Austrii (University of Vienna). Konkoly Observatory i Cologne University także udzieliły wsparcia przy produkcji instrumentu.

[2] Dzięki MATISSE ostatni zestaw instrumentów drugiej generacji VLT/VLTI dotarł do Paranal. Dla VLTI oznacza to, 1ze 7 lat — prawie co do dnia — po uzyskaniu pierwszych prążków interferencyjnych przy pomocy VINCI i dwóch siderostatów, instrumenty pierwszej generacji zostały zastąpione przez PIONIER, GRAVITY i MATISSE, z których wszystkie łączą cztery teleskopy (Teleskopy Główne lub Teleskopy Pomocnicze) i razem pokrywają szeroki zakres długości fali w podczerwieni (1,6–13 µm). MATISSE jest pierwszym interferometrem w średniej podczerwieni, który może być używany do rekonstruowania obrazów.

[3] Betelgeza była pierwszą gwiazdą zbadaną przy pomocy interferometrii przez Michelsona i Pease’a w 1920 r. Była także używana jako jasny obiekt testowy przez prekursory interferometrów średniej podczerwieni — w tym MIDI na VLTI.

Więcej informacji

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się „największym okiem świata na niebo”.




ESOcast 153 Light: First Light For MATISSE (4K UHD)
The new MATISSE instrument on ESO’s Very Large Telescope Interferometer (VLTI) has now successfully made its first observations at the Paranal Observatory in northern Chile. MATISSE is the most powerful interferometric instrument in the world at mid-infrared wavelengths. It will use high-resolution imaging and spectroscopy to probe the regions around young stars where planets are forming as well as the regions around supermassive black holes in the centres of galaxies. The short podcast gives a taste of MATISSE and what it will achieve. The video is available in 4K UHD. The ESOcast Light is a series of short videos bringing you the wonders of the Universe in bite-sized pieces. The ESOcast Light episodes will not be replacing the standard, longer ESOcasts, but complement them with current astronomy news and images in ESO press releases. Źródło: ESO

Linki

Krzysztof Czart
Urania -- Postępy Astronomii
Toruń, Polska