A MATISSE detektálta első fotonjait az ESO VLT Interferométerén keresztül

2114

Az ESO észak-chilei Paranal Obszervatóriumában megtörténtek az első mérések a Nagyon Nagy Teleszkóp Interferométerén (VLTI-n) keresztül a MATISSE műszerrel. A MATISSE a világ legnagyobb teljesítményű interferometrikus berendezése a középinfravörös tartományban. A nagy felbontású képalkotással és spektroszkópiával a galaxisok központjában lévő szupernagy tömegű fekete lyukak vidékét és a fiatal csillagok körül található bolygókeletkezési régiókat fogják vizsgálni. A VLTI hálózat segédtávcsöveivel készült legelső MATISSE-mérések (amelyek az éjszakai égbolt néhány legfényesebb csillagát, a Siriust, a Rigelt és a Betelgeuzét vizsgálták) azt mutatták, hogy az eszköz kifogástalanul működik.

A MATISSE első interferometrikus mérése a Sirius csillagról a VLT segédtávcsövei segítségével. A színek a változó hullámhosszt jelölik, a vörös a hosszabb, a kék a rövidebb hullámhossz. A mérés infravörös tartományban készült, így ezek nem azok a színek, amelyeket az emberi szem látna. A kép forrása: ESO/MATISSE konzorcium.

A MATISSE (Többapertúrás Középinfravörös Spektroszkópiai Kísérlet, Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment) a látható spektrum és a mikrohullámú sugarak közötti infravörös sugárzást észleli a 3 és 13 mikrométer közötti tartományban) [1]. A MATISSE az ESO VLT (Nagyon Nagy Távcső) második generációs, ún. spektrointerferometrikus berendezése, amely a fény hullámtermészete által egyszerre több távcső fénygyűjtő kapacitását is ki tudja használni. Így sokkal részletesebb képeket képes készíteni az égitestekről az infravörös tartományban, mintha csak egyetlen – akár létező, akár csak tervezőasztalon lévő – távcsövet használna.

A nagyszámú mérnökből és csillagászból álló fejlesztőcsoport 12 évig dolgozott a műszeren Franciaországban, Németországban, Ausztriában, Hollandiában és az ESO-ban. A hosszadalmas és megerőltető installálást és tesztelést követő próbamérések megerősítették, hogy a MATISSE a várakozásoknak megfelelően működik [2].

A legelső mérések újabb titkokat fedtek fel a vörös szuperóriás Betelgeuzéről [3], amelyről feltételezzük, hogy az elkövetkező néhány százezer éven belül szupernóvaként fog felrobbanni. Az új megfigyelések tanúsága szerint a csillag a különböző hullámhossztartományokban mérve más-más méretű. Az ilyen adatok lehetővé teszik majd a csillagászok számára, hogy mélyrehatóan tanulmányozzák az óriási méretű csillag környezetét és anyagkibocsátási folyamatait.

Bruno Lopez (Observatoire de la Côte d’Azur – OCA, Nizza, Franciaország), a MATISSE vezető kutatója szerint a műszer képességei egyedülállóak: “Egy egyedi távcsővel elérhető élességet a távcső tükrének mérete korlátozza. Ahhoz, hogy nagyobb felbontást érhessünk el, négy különböző VLT távcső fényét kombináljuk – vagyis interferáltatjuk. Ez lehetővé teszi a MATISSE számára, hogy a 3-13 mikrométeres tartományban a valaha készített legélesebb képeket állítsa elő, amivel majd a James Webb-űrtávcső méréseit is kiegészíthetjük.”

A MATISSE a jövőben számos alapvető csillagászati kutatáshoz járulhat hozzá, mint a bolygókeletkezés, azaz a fiatal csillagok körül található korongok belső tartományainak felderítése, a különböző fejlődési állapotú csillagok vizsgálata, vagy a galaxisok középpontjában lévő szupernagy tömegű fekete lyukaknak és környezetüknek tanulmányozása.

”A bolygókeletkezési korongok vizsgálata reményeink szerint lehetővé teszi, hogy megértsük a bennük található különböző ásványi anyagok eredetét. Olyan ásványokét, amelyek a Földünkhöz hasonló planéták magjává állnak össze a korong fejlődése során”- nyilatkozta Thomas Henning, a MATISSE program egyik kutatója és a heidelbergi Max Planck Csillagászati Intézet (MPIA) igazgatója.

A program másik két kutatója, Walter Jaffe (Leideni Egyetem, Hollandia) és Gerd Weigelt (Max Planck Rádiócsillagászati Intézet, Bonn, Németország) szerint: ”A MATISSE-tól lenyűgöző képeket várhatunk a bolygókeletkezési régiókról, többes csillagrendszerekről, és a szupernagy tömegű fekete lyukakat tápláló porkorongokról. Reméljük, hogy számos naprendszerbeli különlegességet is megfigyelhetünk majd, például vulkánokat az Io felszínén, de akár óriás exobolygók atmoszféráit is megvizsgálhatjuk.”

A MATISSE négy távcsőből jövő fényt egyesít, amik lehetnek a főteleszkópok (Unit Telescopes) és segédtávcsövek (Auxiliary Telescopes) is, amelyek együtt alkotják a spektroszkópiára és képalkotásra egyaránt alkalmas VLTI rendszert.  A MATISSE és a VLTI együtt egy 200 méter átmérőjű távcső képességeivel bírnak, és a középinfravörös hullámhosszakon a valaha kapott legrészletdúsabb képeket szolgáltatják.

Az első teszteket a segédtávcsövekkel végezték, a következő hónapok során pedig a VLT négy főteleszkópját fogják használni a mérésekhez.

A MATISSE kombinálja a több távcsőből, de ugyanarról az objektumról jövő fényt, így interferencia-mintázatot hoz létre, ami információt hordoz az objektum megjelenéséről, ebből pedig az objektum képe rekonstruálható.

A MATISSE első megfigyelései nagy előrelépést jelentenek a jelenlegi optikai/infravörös interferométerek alkalmazásában, és lehetővé teszik a csillagászok számára, hogy az eddigieknél finomabb részleteket mutató interferometrikus képeket készítsenek, a mostaninál szélesebb hullámhossztartományban. A MATISSE kiegészíti az ESO Extrém Nagy Távcsövének (ELT) tervezett műszereit, különösen a METIS (Középinfravörös ELT Képalkotó és Spektrográf) nevű eszközt. A MATISSE fényesebb objektumokat fog észlelni, mint a METIS, de jobb térbeli felbontásra lesz képes.

Andreas Glindemann, a MATISSE ESO-nál dolgozó projektmenedzsere a következőképpen foglalja össze az eddig végzett erőfeszítéseket: „Az, hogy a MATISSE megvalósulhatott, rengeteg ember sok évi munkájának köszönhető. Csodálatos látni, hogy a műszer ennyire jól működik. Most már kíváncsian várjuk az izgalmas tudományos eredményeket!”.

Az infravörös interferometriának jelentős hagyományai vannak a magyar csillagászatban. Az MTA CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetben és jogelődjeiben 2003 óta folyamatosan jelen van az a kutatási irány, amely a most születő csillagok környezetét, a csillagembriót körülvevő por- és gázkorongot tanulmányozza a lehető legnagyobb térbeli felbontással. A kutatásokhoz főleg az ESO első generációs interferométereit használták, több fiatal magyar csillagász pedig részt vett az ESO interferometriai témájú nyári iskoláin, amelyek egyikét 2008-ban Keszthelyen tartották.

A tudományos aktivitás 2011-ben kibővült az akkor már tervezési fázisban lévő MATISSE műszer megvalósításában való magyar műszaki részvétellel. A holland NOVA szervezettel aláírt megállapodás alapján a Csillagászati Intézet egy mérnöke végzett hőtani szimulációkat arról, hogy az abszolút nulla fok közelében működő, az egyik fontos optikai elemet mozgató motor hőleadása mekkora hőterhelést jelent a rendszernek. Ugyancsak magyar feladat volt egy műszeregység kalibrációs kamerájának megtervezése és elkészítése. A Csillagászati Intézet modellezte a műszer biztonságos mozgatásához szükséges szállítóelemek paramétereit is, hogy a szállítási műveletek során várható mechanikai igénybevétel ne lépje túl azt a határt, amely a műszer károsodásához vezetne.

Az Intézet munkatársai részt vettek a műszer felhasználói szoftverének kialakításában és fejlesztésében. A magyar hozzájárulás elismeréseként a Csillagászati Intézet garantált megfigyelési lehetőséget kapott a MATISSE műszeren, amellyel a kutatók egy időnként heves kitöréseket mutató fiatal csillag, az FU Orionis korongjának legbelső területeiről fognak képet alkotni. Hogy a műszer használatáról első kézből legyen tapasztalat, az Intézet egy kutatója a következő hetekben a Paranal Obszervatóriumba utazik, ahol részt vesz a MATISSE beüzemelésében.

A sikeres magyar hozzájárulás a MATISSE projekthez jó példát mutat arra, hogyan kapcsolható össze a technológia fejlettség legmagasabb szintjét képviselő csillagászati műszerépítés és a legnagyobb teljesítményű műszereken alapuló, új felfedezésekhez vezető világszínvonalú kutatás. A MATISSE projektben való részvétel elősegítheti Magyarország jövőbeni csatlakozását a világ legsikeresebb csillagászati szervezetéhez, az ESO-hoz is.

Megjegyzés

[1] A MATISSE-t francia (INSU-CNRS Párizsban és az OCA Nizzában, egyben a műszert vezető csoport intézete), német (MPIA, MPIfR és Kieli Egyetem), holland (NOVA és Leideni Egyetem), valamint osztrák (Bécsi Egyetem) intézmények konzorciuma tervezte, finanszírozta és építette, szoros együttműködésben az ESO-val. Az MTA CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézete és a Kölni Egyetem szintén támogatást nyújtott a műszer gyártásában.

2] A MATISSE-szal a VLT/VLTI második generációs műszerei közül az utolsó érkezett meg Paranalra. A VLTI számára ezt azt jelenti, hogy majdnem napra pontosan 17 évvel a VINCI-vel és két sziderosztáttal kapott első megfigyelések után az első generációs műszereket most már a PIONIER, a GRAVITY és a MATISSE helyettesíti. Ezek mindegyike négy távcsövet használ egyesítve, amelyek lehetnek főtávcsövek (UT-k) vagy a segédteleszkópok (AT-k), és együttesen széles hullámhossztartományt fednek le.

[3] A Betelgeuze volt az első csillag, amelyet Michelson és Pease 1920-ban interferometria segítségével feloldott. Szintén ezt a csillagot használták fényes tesztobjektumként a VLTI korábbi középinfravörös interferométereivel, köztük a MIDI-vel is.

További információ

Az ESO a legfontosabb csillagászati, kormányközi szervezet Európában, és messze a legproduktívabb földfelszíni csillagászati obszervatórium az egész világon. Tizenhat tagország támogatja: Ausztria, Belgium, Brazília, Csehország, Dánia, Franciaország, Finnország, Németország, Olaszország, Hollandia, Lengyelország, Portugália, Spanyolország, Svédország, Svájc és az Egyesült Királyság. Ezt a sort egészíti ki Chile mint az ESO obszervatóriumainak befogadóországa és Ausztrália mint stratégiai partner. Az ESO olyan ambiciózus programot hajt végre, amely hatékony földi megfigyelő műszerek tervezésére, kivitelezésére és működtetésére fókuszál, valamint lehetővé teszi a csillagászoknak, hogy fontos tudományos felfedezéseket tegyenek. Az ESO vezető szerepet játszik csillagászati együttműködések elősegítésében és szervezésében. Az ESO három világklasszis megfigyelő helyet tart fenn Chilében. Ezek: La Silla, Paranal és Chajnantor. Paranalon üzemel a Nagyon Nagy Teleszkóp (VLT), a világ legfejlettebb, látható hullámhosszakon üzemelő csillagászati obszervatóriuma és két égboltfelmérő távcső. A VISTA az infravörös hullámhossztartományban működik, és a világ legnagyobb égboltfelmérő teleszkópja, míg a VLT Égboltfelmérő Távcső a legnagyobb dedikált égboltfelmérő műszer az optikai hullámhosszakon. Az ESO fő partner az ALMA-együttműködésben, amely jelenleg a legnagyobb létező csillagászati projekt. Ezek mellett a Cerro Armazones tetején, Paranalhoz közel, az ESO 39-méteres Extrém Nagy Távcsöve (ELT) épül. Ez lesz az „égre néző legnagyobb szem a világon”.

Linkek
További információ a MATISSE-ról

Kapcsolat:
Robert Szabo
MTA CSFK Konkoly Observatory
Budapest, Hungary
Mobil: +36309726076
E-mail: rszabo@konkoly.hu

A cikk egy ESO sajtóhír alapján készült, amelynek elérhetősége:
http://www.eso.org/public/hungary/news/eso1808/?lang

Hozzászólás

hozzászólás