Кредитний імідж: ESO
Команда інженерів з Європейської південної обсерваторії нещодавно випробувала нове пристосування з оптичної оптики на дуже великому телескопі (VLT) в обсерваторії Паранал в Чилі. Ця технологія адаптує зображення, зняті телескопом, для усунення спотворень, спричинених земною атмосферою? ніби їх бачили з космосу. Наступним кроком буде підключення подібних систем до всіх телескопів на об'єкті, а потім підключення їх у великий масив. Це повинно дозволити обсерваторії вирішувати об'єкти в 100 разів слабкіше, ніж сьогодні.
18 квітня 2003 р. Команда інженерів з ESO відсвяткувала успішне виконання «Першого світла» для пристосувальної оптики MACAO-VLTI на дуже великому телескопі (VLT) в Обсерваторії Паранал (Чилі). Це друга система адаптивної оптики (АО), введена в експлуатацію в цій обсерваторії, після об'єкта NACO (ESO PR 25/01).
Досяжна чіткість зображення наземного телескопа, як правило, обмежена впливом атмосферних турбулентностей. Однак, використовуючи методи адаптивного оптики (AO), цей головний недолік може бути подоланий таким чином, що телескоп створює зображення, які є максимально чіткими теоретично, тобто так, як ніби вони були зняті з космосу.
Скорочення "MACAO" означає "Адаптивна оптика для багатокористувацької кривизни", яка стосується конкретного способу оптичних корекцій, які "усувають" ефект розмивання атмосферних турбулентностей.
Заклад MACAO-VLTI був розроблений в ESO. Це надзвичайно складна система, з якої чотири, по одному на 8,2-метровий телескоп VLT, будуть встановлені нижче телескопів (у приміщеннях Coud?). Ці системи виправляють спотворення світлових променів від великих телескопів (індукованих атмосферною турбулентністю) до того, як вони будуть спрямовані до загального фокусу на інтерферометрі VLT (VLTI).
Встановлення чотирьох підрозділів MACAO-VLTI, перший з яких вже є перший, буде означати не менше революції в інтерферометрії VLT. Це призведе до величезного підвищення ефективності через пов'язане зі збільшенням чутливості VLTI у 100 разів.
Простіше кажучи, з MACAO-VLTI можна буде спостерігати небесні об'єкти в 100 разів слабкіше, ніж зараз. Незабаром астрономи зможуть отримати межі інтерференції з VLTI (ESO PR 23/01) великої кількості об'єктів, недоступних досі, за допомогою цієї потужної техніки спостереження, наприклад. зовнішні галактики. Виникаючі зображення та спектри високої роздільної здатності відкриють абсолютно нові перспективи в позагалактичних дослідженнях, а також у дослідженні багатьох слабких об'єктів у нашій власній галактиці Чумацький Шлях.
Протягом цього періоду було встановлено, інтегровано та протестовано першу із чотирьох фасилітацій MACAO-VLTI за допомогою низки спостережень. Для цих тестів була спеціально розроблена інфрачервона камера, яка дозволила детально оцінити продуктивність. Він також надав кілька перших, вражаючих видів різних небесних об'єктів, деякі з яких показані тут.
MACAO - пристрій адаптивного оптичного викривлення з декількома додатками
Системи адаптивної оптики (AO) працюють за допомогою комп'ютерно керованого деформуючого дзеркала (DM), яке протидіє спотворенням зображення, викликаному атмосферною турбулентністю. Він заснований на оптичних корекціях у режимі реального часу, обчислених із даних зображень, отриманих “датчиком хвилі фронту” (спеціальною камерою) з дуже високою швидкістю, багато сотень разів на секунду.
Система адаптивних оптичних викривлень ESO Multi Application (MACAO) використовує дзеркало з деформаційним біморфом з 60 елементами (DM) та датчик хвилі випромінювання з 60 елементами з частотою серцебиття 350 Гц (раз в секунду). Завдяки цій високій просторовій та часовій коригувальній потужності, MACAO здатний майже відновити теоретично можливу ("дифракційну") якість зображення 8,2-метрового телескопа VLT в ближній інфрачервоній області спектру, на довжині хвилі близько 2 м. Отримана роздільна здатність зображення (різкість) порядку 60 мілісекунди є поліпшенням більш ніж у 10 разів порівняно зі стандартними спостереженнями з обмеженим баченням. Без переваги методики AO таку різкість зображення можна було отримати лише в тому випадку, якщо телескоп буде розміщений над земною атмосферою.
Технічна розробка MACAO-VLTI в її теперішньому вигляді була розпочата в 1999 році, і при огляді проекту з інтервалом в 6 місяців проект швидко досяг крейсерської швидкості. Ефективна конструкція є результатом дуже плідної співпраці між відділом AO в ESO та європейською промисловістю, яка сприяла старанному виготовленню численних високотехнологічних компонентів, включаючи Bimorph DM з 60 приводами, кріплення з нахилом нахилу та швидкої реакції. багато інших. Складання, тести та налаштування продуктивності цієї складної системи в режимі реального часу взяли на себе співробітники ESO-Garching.
Установка на Paranal
Перші ящики 60+ кубічних метрів з компонентами MACAO прибули до обсерваторії Паранал 12 березня 2003 року. Незабаром після цього інженери та технічні працівники ESO розпочали кропітку збірку цього складного інструменту під телескопом 8,2 м м KUEYEN VLT ( раніше UT2).
Вони дотримувалися ретельно спланованої схеми, яка передбачала встановлення електроніки, систем водяного охолодження, механічних та оптичних компонентів. Зрештою, вони виконали вимогливе оптичне вирівнювання, поставивши повністю зібраний прилад за тиждень до запланованих перших випробувань. Цей додатковий тиждень був дуже бажаною і корисною можливістю провести безліч тестів і калібрування для підготовки фактичних спостережень.
AO до служби інтерферометрії
Інтерферометр VLT (VLTI) поєднує зоряне світло, захоплене двома або більше телескопами 8,2-VLT Unit (пізніше також з чотирьох переміщуваних 1,8-м допоміжних телескопів) і дозволяє значно збільшити роздільну здатність зображення. Промені світла від телескопів об'єднуються «по фазі» (узгоджено). Починаючи від первинних дзеркал, вони зазнають численних віддзеркалень по різних їхніх шляхах на загальній відстані в кілька сотень метрів до того, як дістаються до інтерферометричної лабораторії, де вони об'єднуються в межах частки довжини хвилі, тобто в межах нанометрів!
Виграш інтерферометричної техніки величезний - поєднання світлових променів від двох телескопів, розділених на 100 метрів, дозволяє спостерігати деталі, які в іншому випадку можна було б вирішити лише одним телескопом діаметром 100 метрів. Складне скорочення даних необхідне для інтерпретації інтерферометричних вимірювань та для виведення важливих фізичних параметрів спостережуваних об'єктів, таких як діаметри зірок тощо, пор. ESO PR 22/02.
VLTI вимірює ступінь узгодженості комбінованих променів, виражений контрастом спостережуваної інтерферометричної картини бахроми. Чим вище ступінь узгодженості між окремими променями, тим сильнішим є вимірюваний сигнал. Усуваючи аберації хвильового фронту, введені атмосферною турбулентністю, системи MACAO-VLTI значно підвищують ефективність комбінування окремих променів телескопа.
У процесі інтерферометричного вимірювання зоряне світло повинно вводитись в оптичні волокна, які є надзвичайно малими для виконання своєї функції; діаметром лише 6 м (0,006 мм). Без дії «переосмислення» MACAO у волокна може бути введена лише невелика частка зіркового світла, захопленого телескопами, і VLTI не працював би на піку ефективності, для якого він був розроблений.
Тепер MACAO-VLTI дозволить отримати коефіцієнт 100 у введеному світловому потоці - це буде детально перевірено, коли два телескопи VLT Unit, обидва оснащені MACAO-VLTI, працюють разом. Однак дуже хороші показники, реально досягнуті з першою системою, змушують інженерів бути дуже впевненими, що виграш від цього порядку дійсно буде досягнутий. Це остаточне випробування буде виконано, як тільки друга система MACAO-VLTI буде встановлена пізніше цього року.
MACAO-VLTI Перше світло
Після місяця роботи з монтажу та наступних випробувань за допомогою штучного джерела світла, встановленого в насмітському фокусі KUEYEN, MACAO-VLTI 18 квітня отримав "Перше світло", коли отримав "справжнє" світло від кількох астрономічних об'єктів.
Під час попередніх випробувань на працездатність для вимірювання поліпшення зображення (різкості, концентрації енергії світла) у ближній інфрачервоній спектральній смузі на 1,2, 1,6 та 2,2 м, MACAO-VLTI перевіряли за допомогою спеціальної інфрачервоної тестової камери, розробленої для цього мета ESO. Цей проміжний тест був необхідний для забезпечення належного функціонування MACAO до його використання для подачі виправленого пучка світла в VLTI.
Після декількох ночей тестування та оптимізації різних функцій та експлуатаційних параметрів, MACAO-VLTI був готовий до використання для астрономічних спостережень. Наведені нижче зображення були зроблені в середніх умовах перегляду та ілюструють поліпшення якості зображення при використанні MACAO-VLTI.
MACAO-VLTI - перші зображення
Ось кілька перших зображень, отриманих за допомогою тестової камери на першій системі MACAO-VLTI, тепер встановленій на 8,2-метровому телескопі VLT KUEYEN.
Фотографії PR 12b-c / 03 показують перше зображення в інфрачервоній K-смузі (довжина хвилі 2,2 м) зірки (візуальна величина 10), отримане без корекції зображення за допомогою адаптивної оптики.
PR Photo 12d / 03 відображає одне з найкращих зображень, отриманих за допомогою MACAO-VLTI під час ранніх тестів. Він показує коефіцієнт Strehl (міра концентрації світла), який відповідає технічним умовам, згідно з якими MACAO-VLTI був побудований. Це величезне поліпшення при використанні методів AO чітко продемонстровано в PR Photo 12e / 03, при цьому некоректований профіль зображення (зліва) майже не видно порівняно з виправленим профілем (праворуч).
PR Photo 11f / 03 демонструє можливості корекції MACAO-VLTI при використанні слабкої направляючої зірки. Випробування з використанням різних спектральних типів показали, що обмежувальна зорова величина коливається між 16 для В-зірок раннього типу та приблизно 18 для М-зірок пізнього типу.
Астрономічні об'єкти, побачені на межі дифракції
Наступні приклади спостережень MACAO-VLTI за двома відомими астрономічними об'єктами були отримані для тимчасової оцінки можливостей досліджень, які зараз відкриваються за допомогою MACAO-VLTI. Їх цілком можна порівняти з космічними зображеннями.
Галактичний центр
Центр нашої власної галактики розташований у сузір’ї Стрільців на відстані приблизно 30 000 світлових років. PR Photo 12h / 03 показує інфрачервоний вигляд цього регіону з короткою експозицією, отриманий MACAO-VLTI під час фази раннього випробування.
Нещодавні спостереження AO, що використовують NACO на ВЛТ, дають переконливі докази того, що надмасивна чорна діра з 2,6 мільйонами сонячних мас розташована в самому центрі, пор. ESO PR 17/02. Цей результат, заснований на астрометричних спостереженнях зірки, що обертається навколо чорної діри та наближається до неї на відстані лише 17 світлових годин, не був би можливим без зображень дифракційного обмеженого дозволу.
Eta Carinae
Ета-Каріне - одна з найважчих відомих зірок, маса якої, ймовірно, перевищує 100 сонячних мас. Це приблизно в 4 мільйони разів яскравіше, ніж Сонце, що робить його однією з найяскравіших відомих зірок.
Така масивна зірка має порівняно короткий термін життя лише близько 1 мільйона років і - виміряна в космічному часовому масштабі - Ета Каріне, мабуть, сформувалася зовсім недавно. Ця зірка дуже нестабільна і схильна до насильницьких спалахів. Вони спричинені дуже високим тиском випромінювання у верхніх шарах зірки, що під час сильних вивержень, які можуть тривати кілька років, продуває значну частину речовини на «поверхні» в космос. Останній з цих спалахів стався між 1835 та 1855 роками і досягли свого піку в 1843 році. Незважаючи на порівняно велику відстань - приблизно від 7500 до 10 000 світлових років - Ета Каріне ненадовго стала другою найяскравішою зіркою на небі на той час (із очевидною величиною -1 ), перевершена лише Сіріусом.
Морозний Лев
Морозний Лев - зірка величиною 11 (після АГБ), оточена оболонкою газу, пилу та великої кількості льоду (звідси і назва). Асоційована туманність має форму «метелика» (біполярна морфологія), і це один з найвідоміших прикладів короткої перехідної фази між двома пізніми еволюційними етапами, асимптотичною гігантською гілкою (AGB) та наступними планетарними туманностями (PNe).
Для об’єкта з трьома сонячними масами, як цей, ця фаза, як вважають, триватиме лише кілька тисяч років, підморгуючи погляд у життя зірки. Отже, подібні предмети дуже рідкісні, а Морозний Лев - один з найближчих і найяскравіших серед них.
Оригінальне джерело: Новини ESO
