Credit imagine :: Keck
Observatorul Keck II de 10 metri a făcut un pas important înainte recent când a început observațiile cu noul său sistem de optică adaptivă. Sistemul folosește un laser pentru a crea o stea falsă la aproximativ 90 de kilometri în sus - un computer poate folosi apoi acest lucru pentru a calcula modul de înlăturare a efectului tulburărilor atmosferice. Optica adaptivă a fost utilizată pe telescoape mai mici, dar aceasta este prima dată când este utilizată pe un telescop la fel de mare ca puternicul Keck II; a fost nevoie de nouă ani pentru a adapta observatorul.
O etapă majoră în istoria astronomică a avut loc recent la W.M. Observatorul Keck când oamenii de știință, pentru prima dată, au folosit un laser pentru a crea o stea de ghidare artificială pe telescopul Keck II de 10 metri pentru a corecta estomparea unei stele cu optică adaptivă (AO). Stelele cu ghid laser au fost folosite pe telescoape mai mici, dar aceasta este prima lor utilizare cu succes pe generația actuală a celor mai mari telescoape din lume. Imaginea rezultată (figura 1), surprinsă de camera infraroșie NIRC2, a fost prima demonstrație a unui sistem laser optic adaptiv cu stea (LGS AO) pe un telescop mare. Când este complet, sistemul LGS AO va marca o nouă eră a astronomiei în care astronomii vor putea vedea practic orice obiect din cer cu claritatea opticii adaptive.
„Acesta este unul dintre cele mai îmbucurătoare momente din anii mei la Keck”, a remarcat dr. Frederic Chaffee, directorul W.M. Observatorul Keck în seara observațiilor au fost făcute. „Ca orice prim rezultat pozitiv, există multe de făcut până când sistemul poate fi considerat funcțional. Dar, de asemenea, ca orice prim rezultat pozitiv, arată că se poate realiza și ne oferă un mare optimism că obiectivele noastre nu sunt vise imposibile, ci sunt realități realizabile. ”
Optica adaptivă este o tehnică care a revoluționat astronomia bazată pe sol prin capacitatea sa de a elimina estomparea luminii stelare cauzată de atmosfera terestră. Cerința sa de o „stea ghidă” relativ strălucitoare în același domeniu de vedere ca obiectul științific de studiu a limitat, în general, utilizarea AO la aproximativ un procent din obiectele din cer.
Pentru a depăși această restricție, în 1994, W.M. Observatorul Keck a început să lucreze cu Laboratoarele Naționale Lawrence Livermore (LLNL) pentru a dezvolta un sistem artificial de stele de ghid. Utilizând un laser pentru a crea o "stea virtuală", astronomii pot studia orice obiect din vecinătatea unor obiecte mult mai slabe (până la magnitudinea a 19-a) cu optică adaptivă și pot să-și reducă dependența de stelele ghidante luminoase, care apar în mod natural. În acest sens, va crește acoperirea cerului pentru sistemul optic Keck adaptiv, de la un procent estimat din toate obiectele din cer, la mai mult de 80 la sută.
„Această nouă capacitate de utilizare a unei stele cu ghid laser cu un telescop mare i-a invitat pe astronomi să înceapă să exploreze cerul nopții într-o manieră mult mai cuprinzătoare”, a spus Adam Contos, inginer optic la W.M. Observatorul Keck. „În viitor, m-aș aștepta ca majoritatea observatorilor majori să instaleze sisteme similare pentru a profita de această îmbunătățire incredibilă a capacităților lor de AO.”
În ianuarie 2001, după mai bine de șapte ani de dezvoltare, echipele Keck și LLNL au sărbătorit finalizarea sistemului de stele cu ghid laser Keck. Steaua artificială rezultă când lumina provenită de la un laser de colorant de 15 watt face ca un strat natural de atomi de sodiu să strălucească la aproximativ 90 km (56 mile) deasupra suprafeței pământului. Ar fi nevoie de încă doi ani de cercetare și proiectare sofisticată înainte ca sistemul laser să poată fi integrat în sistemul optic adaptiv Keck II.
În primele ore de dimineață ale zilei de 20 septembrie, toate subsistemele s-au reunit în cele din urmă pentru a dezvălui capacitatea unică a sistemului Keck LGS AO și potențialul său de a rezolva obiecte extrem de slabe. Sistemul a fost blocat pe o stea cu magnitudinea a 15-a, un membru al unui cunoscut binar T Tauri numit HK Tau și a dezvăluit detalii despre discul circumstanțial al stelei însoțitoare. Era pentru prima dată când un sistem optic adaptiv pe un telescop foarte mare folosise vreodată o stea de ghidare artificială pentru a rezolva un obiect slab.
O provocare-cheie cu care s-a confruntat echipa LGS AO a fost cât de reușite ar fi eforturile de a integra și de a realiza măsurători de performanță bune pentru fiecare subsistem necesar. Preocupări cu privire la puterea laserului și la calitatea sa la fața locului, funcționarea sistemului de control al traficului cu laser, capacitatea noilor senzori de a bloca stele de ghidare slabe și de a putea optimiza calitatea imaginii printr-o înțelegere exactă a aberațiilor care ar putea nu au fost măsurate folosind steaua cu ghid laser, toate au fost luate în considerare în observarea serii.
„Prima lumină a fost un efort de echipă superb”, a spus dr. Peter Wizinowich, șeful echipei pentru echipa de optică adaptivă la W.M. „A fost foarte satisfăcător ca fiecare dintre multele subsisteme să funcționeze atât de bine la prima noastră încercare. Pentru a-l cita pe Virgil, „Audentes Fortuna Juvat”, averea favorizează îndrăznețul. ”
Calitatea primelor imagini ușoare LGS AO a fost extrem de ridicată. În timp ce este blocat pe o stea cu mărimea a 14-a, sistemul Keck LGS AO a înregistrat „raporturi Strehl” de 36% (la lungimea de undă de 2,1 microni, timpul de expunere de 30 de secunde, figura 3), comparativ cu patru procente pentru imaginile necorectate. Raporturile Strehl măsoară gradul în care un sistem optic abordează perfecțiunea „limitată la difracție” sau limita teoretică a performanței telescopului.
O altă măsurătoare a performanței, „lățimea completă la jumătate maximă” (FWHM), pentru această a 14-a stea cu mărimea a fost de 50 mili-arcsecunde, comparativ cu 183 mili-arcsecunde pentru imaginea necorectată. Măsurătorile FWHM ajută astronomii să determine marginile efective ale unui obiect, unde detectarea poate fi imprecisă sau dificil de determinat. Măsurarea a 50 mili-arcsecunde este aproximativ echivalentă cu a putea distinge o pereche de faruri din New York în timp ce stau în Los Angeles.
Pe tot parcursul serii, steaua cu ghid laser a rămas constantă și strălucitoare, strălucind la o magnitudine aproximativă de 9,5, de aproximativ 25 de ori mai slabă decât ceea ce poate vedea ochiul uman, dar ideală pentru sistemul optic Keck adaptiv pentru a măsura și corecta pentru distorsiunile atmosferice.
Lucrări suplimentare sunt în desfășurare înainte ca sistemul Keck LGS AO să poată fi considerat complet operațional. Sistemul Keck LGS AO va fi disponibil pentru știința riscului limitat pe anul viitor, cu implementare completă în comunitatea utilizatorilor Keck în 2005.
„Chiar și cu doar acest prim test, astronomii se plâng deja să folosească sistemul de stele cu ghid laser pentru a studia galaxiile îndepărtate, cu o rezoluție și o putere fără precedent”, a spus dr. David Le Mignant, om de știință cu instrumente de optică adaptivă la W.M. Keck Observatory, Asociația din California pentru cercetare în astronomie. „Până anul viitor, optica adaptivă va fi folosită pentru a studia istoria bogată a formării galaxiilor timpurii.”
Importanța acestei descoperiri pentru astronomia mondială a fost rezumată de Dr. Matt Mountain, directorul Observatorului Gemeni, care operează două telescoape gemene de 8 metri, unul pe Mauna Kea și unul pe Cerro Pachon în Chile: „Aceasta este o etapă critică pentru toată astronomia de la sol, nu doar pentru generația noastră actuală de telescoape de opt până la 10 metri, ci și pentru visele noastre de telescoape de 30 de metri. ”
Membrii echipei responsabili pentru sistemul Keck LGS AO sunt Antonin Bouchez, Jason Chin, Adam Contos, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Chris Neyman, Paul Stomski, Doug Summers, Marcos van Dam și Peter Wizinowich, toți. de la WM Echipa a adus mulțumiri speciale colaboratorilor lor la LLNL: Dee Pennington, Curtis Brown și Pam Danforth.
Sistemul optic adaptiv cu ghid laser a fost finanțat de W.M. Fundația Keck
W.M. Keck Observatory este operat de Asociația California pentru Cercetări în Astronomie, un parteneriat științific al Institutului de Tehnologie din California.
Sursa originală: Comunicat de presă Keck
