Кредитна графіка: UC Berkeley
Університет Каліфорнії, Берклі, астрономи скористалися нещодавно встановленою лазерною системою зірок в Обсерваторії Ліка, де вийшли блискітки, що не мерехтять слабких запилених дисків далеких масивних зірок. Зображення наочно показують, що зірки в два-три рази більше, ніж Сонце, утворюють так само, як зірки сонячного типу - всередині закрученої сферичної хмари, яка обвалюється на диск, як та, з якої вийшло Сонце та його планети.
Жовтий лазерний промінь, що пронизує небо над обсерваторією Лік, почав діяти на 10-футовому телескопі Шейн минулого року, розширивши використання системи «гумового дзеркала» телескопа, званої адаптивною оптикою, на все нічне небо. Додавання лазера робить Ліка єдиною обсерваторією, яка забезпечує зірку лазерного наведення для рутинного використання.
Колектив UC Berkeley та його колеги з Національної лабораторії адаптивного оптики і Лоренса Лівермора (LLNL) UC Santa Cruz повідомляють про свої результати у випуску журналу Science за 27 лютого.
"Парадигма для таких зірок, як наше Сонце, - це гравітаційний колапс хмари на протозірку та накопичувальний диск, схожий на млинець, але є якась маса, при якій це не може працювати - світність зірки стає достатньою для руйнування диска, і вона розпадається так само швидко, як зійдеться », - сказав Джеймс Р. Грехем, професор астрономії в УК Берклі. "Наші дані показують, що стандартна модельна парадигма все ще працює для зірок у два-три рази масивніших, ніж Сонце".
"Без адаптивної оптики ми бачимо лише велику нечітку краплину із землі і не зможемо виявити жодної тонкої структури навколо джерел", - додав аспірант Берклі Марксон Д. Перрін. "Наші спостереження забезпечують рішучу підтримку виникаючої точки зору, що зірки з низькою та середньою масою формуються аналогічно".
У 1996 році в телескоп Ліка Шейна було додано адаптивну оптичну систему, яка знімає розмиті ефекти атмосферних турбулентностей. Однак, як і всі інші телескопи з адаптивною оптикою сьогодні, включаючи двомісний 10-метровий телескоп Keck на Гаваях, телескоп Лік мав покладатися на яскраві зірки в полі зору, щоб забезпечити орієнтир, необхідний для усунення розмитості. Лише приблизно від одного до 10 відсотків об’єктів на небі достатньо поблизу яскравої зірки для роботи такої “природної” системи зорі.
Натрієвий лазер для барвника, розроблений вченими лазерного лазера Діанна М. Пеннінгтон та Герберт Фрідман з LLNL, нарешті доповнює систему адаптивної оптики, щоб астрономи могли використовувати її для перегляду будь-якої частини неба, незалежно від того, чи яскрава зірка знаходиться поруч.
Прив'язаний до отвору телескопа Ліка, лазер просвічує вузький промінь близько 60 миль через турбулентну зону у верхню атмосферу, де лазерне світло стимулює атоми натрію поглинати та повторно випромінювати світло такого ж кольору. Натрій походить від мікрометеоритів, які вигорають і випаровуються, потрапляючи в атмосферу Землі.
Жовта сяюча пляма, створена в атмосфері, еквівалентна зірці 9-ї величини - приблизно в 40 разів слабкіше, ніж людське око може бачити. Тим не менш, воно забезпечує стабільне джерело світла так само ефективно, як і яскрава далека зірка.
"Ми використовуємо це світло для вимірювання турбулентності в атмосфері над нашим телескопом сотні разів в секунду, а потім використовуємо цю інформацію для формування спеціального гнучкого дзеркала таким чином, що при світлі, як від лазера, так і від цілі ви знаходитесь. дивлячись на це, відмовляючись від нього, наслідки турбулентності усуваються », - сказала Клер Макс, професор астрономії та астрофізики УК Санта-Крус, заступник директора Центру адаптивної оптики та науковий співробітник LLNL, який працював на більше більше 10 років для розробки лазерної системи зірок.
В одному з перших випробувань цієї системи Грехем і Перрін звернули телескоп на рідкісні, молоді, масивні зірки під назвою Гербіг Ае / Бе зірки, які нечітко знаходяться від землі і, як правило, занадто слабкі для того, щоб зобразити природну оптичну оптичну зору. Зірки Гербіга Ае / Бе, масами від 1,5 до 10 разів більше від сонця і, ймовірно, менше 10 мільйонів років, вважаються початками масивних зірок - зірок, які закінчуються як гарячі, зірок типу А Сіріус і Вега. Зірки Herbig Ae / Be були каталогізовані років тому астрономом УК "Санта-Крус" Джорджем Гербігом, зараз в університеті Гаваїв.
Наймасовіші зірки Гербіга Ае / Бе викликають великий інтерес, оскільки саме вони піддаються вибухам наднови, які засівають галактику важкими атомами, роблячи твердими планетами і навіть життям можливим. Вони також викликають утворення зірок у довколишніх хмарах.
Те, що бачили астрономи, було дуже схоже на відому картину зірок Т-Таурі, які є формуючими стадіями зірок на 50 відсотків більше, ніж наше Сонце і до 100 мільйонів років. Зображення двох зірок Herbig Ae / Be чітко показують темну лінію, що ділиться кожною зіркою, викликану диском, що блокує яскравий відблиск зірки, і сяючим кулястим ореолом пилу і газу, що обволікає зірку і диск. У кожній зірці два струменя газу та пилу можуть здаватися, що виходять із полюсів накопичувального диска.
Дві зірки, за каталогізацією як LkH (198 та LkH (233 (джерела ліній водню-альфа)), знаходяться на відстані 2000 та 3400 світлових років відповідно у віддаленому регіоні галактики Чумацький Шлях.
"Матеріал з протозоряної хмари не може потрапити безпосередньо в дитячу зірку, тому він спочатку приземляється в накопичувальний диск і лише рухається всередину, щоб потрапити на зірку після того, як вона скине кутовий імпульс", - пояснив Перрін. «Цей процес передачі імпульсу кута, разом з еволюцією магнітних полів, призводить до запуску біполярних відтоків. Ці відтоки зрештою очищають конверт, залишаючи новонароджену зірку, оточену накопичувальним диском. За кілька мільйонів років решта матеріалу на диску накопичується, залишаючи позаду лише молоду зірку ».
Перрін додав, що космічний телескоп Хаббл створив "дуже чіткі, однозначні зображення дисків і відпливів навколо зірок Т-Таурі", підтверджуючи теорії про формування таких зірок, як наше Сонце. Але, внаслідок відносної рідкості зірок Гербіга Ае / Бе, таких чітких даних для цих зірок поки що не було, сказав він.
Астрономи запропонували, що дуже масівні зірки утворюються від зіткнення двох або більше зірок, або в бурхливій хмарі на відміну від закрученого накопичувального диска. Цікаво, що третьої зірки, зображеної тієї самої ночі Гремамом та Перріном, виявились дві зірки, схожі на сонце, із стрічкою газу та пилу між ними, підозріло схожими на те, що одна зірка захоплює матерію з іншої.
Грехем сподівається сфотографувати більш масивні зірки Herbig Ae / Be, щоб побачити, чи поширюється стандартна модель формування зірок на ще більші зірки. Детальні зображення зірок Herbig Ae / Be завдячують стільки ж новій лазерній системі зоряних зірок, скільки майже інфрачервоному поляриметру для побудови зображень, побудованому Перріном та доданому до інфрачервоної камери Берклі (IRCAL), вже встановленої на телескоп.
"Без поляриметра світло від зірок значною мірою затемнює структури навколо них", - сказав Перрін. “Поляриметр відокремлює неполяризоване зоряне світло від поляризованого розсіяного світла від циркулярного пилу, що підвищує виявлення цього пилу. Тепер, коли ми розробили цю техніку у компанії Lick, можна буде її поширити на 10-метрові телескопи Keck, коли лазерна система зірочок для лазерних водіїв там запрацює. "
Поляриметр розбиває світло від зображення на дві його поляризації, використовуючи новий тип двоопромінювального кристала, виготовленого з літію, ітрію та фтору (LiYF4), що є поліпшенням порівняно з кристалами кальциту, які використовувались на сьогоднішній день.
Багато інших груп розробляють лазери, щоб їх можна було використовувати як орієнтири зірок, але група Макса випередила своїх конкурентів, оскільки вперше продемонструвала цю концепцію на початку 1990-х у Ліверморі. Відтоді вона та колеги вдосконалюють лазер та програмне забезпечення, що дозволяє дзеркало - у випадку 120-дюймового телескопа Ліка, 3-дюймове вторинне дзеркало всередині основного телескопа - згинати прямо вправо, щоб зняти мерехтіння з зірок.
Лазер від 11 до 12 ватт - це лазер барвника натрію, налаштований на частоту, яка буде збуджувати холодні атоми натрію в атмосфері. Лазер для барвника накачується зеленим неодимовим лазером YAG, більшим братом для доступних зелених міліватних лазерних покажчиків.
"Причина, по якій ми зараз можемо займатися наукою з лазерною системою зірок, полягає в тому, що її надійність та зручність використання значно покращуються", - сказав Грем. "Лазер відкриває адаптивну оптику набагато більшій спільноті."
"Я думаю, що це буде інструментом робочих коней у Ліка", - додав Макс. «Сам лазер і адаптивна система оптики в системі досить стабільні і досить надійні. Що тепер станеться, це те, що люди збираються робити астрономію з нею, вони розроблять нові методи спостереження за нею, приміряють її на нові типи об'єктів. Типовим способом хороший астроном прийде і робити речі зі своїм інструментом, які ви ніколи не уявляли ».
Макс та її колеги протестували ідентичну лазерну систему зірок на телескопах Кек на Гаваях, але вона ще не готова до рутинного використання, сказала вона.
"Кек використовує ту саму технологію, що і в Ліка", - сказав Макс. «Я очікую побачити цю загальну технологію, що використовується на більшості телескопів, але з різними видами лазерів. Люди вигадують нові типи лазерів праворуч і ліворуч, тож я думаю, що гра залишається вирішуватися ».
Інші автори наукової праці, окрім Грехема, Перріна, Макса та Пеннінгтона, пов'язані з Центром адаптивної оптики Національного наукового фонду, зосередженим в УК Санта-Крус: асистент-дослідник з наукових досліджень Пол Калас з УК Берклі, Джеймс П. Ллойд Каліфорнійський технологічний інститут, Дональд Т. Гевел з лабораторії адаптивного оптики UC Санта-Крус та Елінор Л. Гейтс з обсерваторій UC / Lick Observatory.
Спостереження та розробка зірки лазерного путівника фінансувалися Національним науковим фондом та Міністерством енергетики США.
Оригінальне джерело: UC Berkeley News Release
