Superostre obrazy z nowej optyki adaptacyjnej VLT
Dodane przez jacek dnia 18/07/2018 16:08:31
MUSE,ESO,VLT Obraz Neptuna przy zastosowaniu najnowszej generacji optyki adaptacyjnej na teleskopie VLT

Neptune from the VLT with MUSE/GALACSI Narrow Field Mode adaptive optics
This image of the planet Neptune was obtained during the testing of the Narrow-Field adaptive optics mode of the MUSE/GALACSI instrument on ESO’s Very Large Telescope. The corrected image is sharper than a comparable image from the NASA/ESA Hubble Space Telescope.

Źródło:ESO/P. Weilbacher (AIP)
Należący do ESO teleskop VLT uzyskał pierwsze światło z nowym modułem optyki adaptacyjnej nazwanym Laser Tomography — dając bardzo ostre zdjęcia planety Neptun, gromad gwiazd i innych obiektó w. Pionierski instrument MUSE w trybie wąskiego pola (Narrow-Field Mode), pracując z modułem optyki adaptacyjnej GALACSI, może od teraz korzystać z nowej techniki do korygowania turbulencji na różnych wysokościach w atmosferze. Dzięki temu można uzyskiwać z powierzchni Ziemi obrazy na falach widzialnych, które są ostrzejsze nawet od tych z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (należącego do NASA/ESA). Połączenie niesamowitej ostrości obrazów i możliwości spektroskopowych MUSE pozwoli astronomom na badanie własności obiektów astronomicznych jeszcze bardziej szczegółowo niż to było możliwe do tej pory.
Treść rozszerzona
MUSE,ESO,VLT Porównanie obrazów Neptuna z zastosowaniem nowej optyki adaptacyjnej i bez niej.
Neptune from the VLT with and without adaptive optics
These images of the planet Neptune were obtained during the testing of the Narrow-Field adaptive optics mode of the MUSE/GALACSI instrument on ESO’s Very Large Telescope. The image on the right is without the adaptive optics system in operation and the one on the left after the adaptive optics are switched on.

Źródło:ESO/P. Weilbacher (AIP)
Instrument MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) - Link na należącym do ESO Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) pracuje z jednostką optyki adaptacyjnej o nazwie GALACSI. Wykorzystuje laserową gwiazdę odniesienia (Laser Guide Stars Facility, 4LGSF), czyli podsystem modułu optyki adaptacyjnej Adaptive Optics Facility (AOF). AOF dostarcza optykę adaptacyjną do instrumentów na Teleskopie Głównym nr 4 (UT4). MUSE był pierwszym instrumentem, który odniósł korzyści z nowego modułu I ma teraz dwa tryby optyki adaptacyjnej – szerokiego pola (Wide Field Mode) oraz wąskiego pola (Narrow Field Mode) [1].

MUSE w trybie szerokiego pola w połaczeniu z GALACSI (Link) w trybie warstwy naziemnej korygują efekty turbulencji atmosferycznych do jednego kilometra nad teleskopem we względnie szerokim polu widzenia. Natomiast nowy tryb wąskiego pola używa tomografii laserowej do korygowania prawie wszystkich turbulencji atmosferycznych nad teleskopem, aby uzyskiwać jeszcze ostrzejsze obrazy, ale w na małym obszarze nieba [2].

Dzięki tej nowej możliwości, 8-metrowy teleskop UT4 osiąga teoretyczny limit ostrości obrazu i nie jest już dłużej ograniczany przez rozmywające efekty atmosfery. Jest to niezwykle trudne do osiągnięcia w zakresie widzialnym, ale daje obrazy porównywalne ostrością do tych z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (należącego do NASA/ESA). Pozwoli astronomom na badanie w niespotykanych szczegółach fascynujących obiektów, takich jak supermasywne czarne dziury w centrach odległych galaktyk, dżety z młodych gwiazd, gromady kuliste, supernowe, planety i ich satelity w Układzie Słonecznym i wiele innych.

MUSE,ESO,VLT Zdjęcie Neptuna z teleskopu VLT z nową optyką adaptacyjną oraz z teleskopu HST
Neptune from the VLT and Hubble
The image of the planet Neptune on the left was obtained during the testing of the Narrow-Field adaptive optics mode of the MUSE instrument on ESO’s Very Large Telescope. The image on the right is a comparable image from the NASA/ESA Hubble Space Telescope. Note that the two images were not taken at the same time so do not show identical surface features.
Źródło:ESO/P. Weilbacher (AIP)/NASA, ESA, and M.H. Wong and J. Tollefson (UC Berkeley)
Optyka adaptacyjna jest techniką do kompensowania rozmywającego efektu ziemskiej atmosfery, znanego także pod pojęciem seeing astronomiczny - Link. Efekt ten jest dużym problemem, z którym zmagają się wszystkie teleskopy naziemne. Te same turbulencje, które powodują, że gwiazdy oglądane gołym okiem mrugają, powoduje rozmycie obrazów Wszechświata w dużych teleskopach. Światło od gwiazd i galaktyk zostaje zaburzone, gdy przechodzi przez ochronne warstwy naszej atmosfery i astronomowie muszą korzystać ze zmyślnych technologii, aby sztucznie poprawić jakoś obrazu.

Aby tego dokonać, na UT4 zamontowano cztery jasne lasery (Link), które wystrzeliwują w niebo kolumny intensywnego pomarańczowego światło o średnicy 30 cm, stymulując atomy sodu wysoko w atmosferze do tworzenia sztucznej laserowej gwiazdy odniesienia. Systemy optyki adaptacyjnej korzystają ze światła wytworzonych w ten sposób „gwiazd” do ustalania turbulencji w atmosferze i obliczania korekcji tysiąc razy na sekundę, wydając polecenia cienkiemu, deformowalnemu lustru wtórnemu UT4 do nieustannego zmieniania kształtu, aby skorygować zaburzone światło.

MUSE nie jest jedynym instrumentem, który czerpie korzyści z jednostki optyki adaptacyjnej (Adaptive Optics Facility). Inny system optyki adaptacyjnej, GRAAL - Link, jest już w użytkowaniu z kamerą podczerwoną HAWK-I - Link. W kolejnych latach będzie to nowy potężny instrument ERIS - Link. Razem cały ten rozwój w optyce adaptacyjnej wzmacnia już potężną flotę teleskopów ESO, przybliżającą nam Wszechświat.

Nowy tryb stanowi także duży krok naprzód dla budowanego przez ESO Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu (ELT), który będzie potrzebował tomografii laserowej, aby osiągnąć swoje naukowe cele. Wyniki UT4 z AOF przybliżą inżynierów i naukowców ELT do zaimplementowania podobnej technologii optyki adaptacyjnej do tego 39-metrowego giganta.

Uwagi
[1] MUSE oraz GALACSI w trybie szerokiego pola (Wide-Field Mode) już dostarczają korekcją na polu widzenia ponad 1.0 minuty łuku, z pikselami o rozmiarach 0.2” na 0.2”. Nowy tryb wąskiego pola (Narrow-Field Mode) z GALACSI pokrywa znacznie mniejsze pole widzenia 7,5 sekundy łuku, ale ze znacznie mniejszymi pikselami, zaledwie 0,025” na 0,025”, aby w pełni wykorzystać znakomitą rozdzielczość.

[2] Turbulencje atmosferyczne różnią się z wysokością. Niektóre warstwy powodują większą degradację promienia światła od gwiazd niż inne. Skomplikowana technika optyki adaptacyjnej o nazwie Laser Tomography (“tomografia laserowa”) ma na celu korygować głównie turbulencje od tych warstw atmosferycznych. Dla MUSE/GALACSI Narrow Field Mode wybrano zestaw predefiniowanych warstw na wysokości 0 km (warstwa przyziemna – zawsze istotny składnik), 3, 9 i 14 km. Algorytm korekcji jest następnie optymalizowany dla tych warstw, aby umożliwić astronomom osiągnięcie jakości obrazu prawie tak dobrej, jak naturalna gwiazda odniesienia, osiągając teoretyczny limit teleskopu.

Więcej informacji
ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Ma 15 krajów członkowskich: Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy, dodatkowo Chile jest kraje gospodarzem, a Australia strategicznym partnerem. 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”.



Przeczytaj więcej:

Krzysztof Czart
Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska