Tűéles felvételek az ESO VLT új adaptív optikájával

9504

Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) Nagyon Nagy Távcsöve (Very Large Telescope – VLT) elkészítette első felvételeit az adaptív optikájának egy új, lézertomográfiai üzemmódjában. A tesztfelvételeken a Neptunusz bolygó, csillaghalmazok és egyéb égitestek láthatóak. Az úttörő MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) műszer kis látómezejű üzemmódjában a GALACSI adaptív optikai modullal dolgozott együtt. Az új technika révén a légkör különböző magasságaiban kialakuló turbulenciák hatása jobban kiküszöbölhető. Így ma már a látható fény tartományában a földfelszínről élesebb felvételek rögzíthetőek, mint a világűrből a NASA/ESA Hubble-űrtávcsövével. A megdöbbentően éles képalkotást a MUSE spektroszkópiai képességeivel kombinálva az égitestek tulajdonságainak minden korábbinál részletesebb vizsgálatát teszik lehetővé a csillagászok számára.

Az ESO VLT-n működő MUSE spektroszkópiai műszer a GALACSI nevű adaptív optikai egységgel dolgozik együtt. Ez kihasználja az Adaptív optikai egység (Adaptive Optics Facility – AOF) lézeresvezetőcsillag-alrendszerét (Laser Guide Stars Facility – 4LGSF). Az AOF a VLT 4-es számú távcsövén (Unit Telescope 4 – UT4) működő műszerek számára nyújt adaptív optikai képstabilizálást. Közülük is elsőként a MUSE élt az új lehetőséggel, ami mostantól kétféle – nagy és kis látómezejű – adaptív optikai üzemmódban is képes dolgozni.

A Neptunusz bolygóról az ESO VLT távcsövének MUSE műszerével, a GALACSI adaptív optikai rendszer tesztüzeme során készített felvétel. Forrás: ESO/P. Weilbacher (AIP)
MUSE nagy látómezejű üzemmódja a GALACSI alacsonyréteg-üzemmódjával együtt képes viszonylag nagy látómezőben kiküszöbölni a távcső fölötti egy kilométer vastag légréteg turbulenciáinak leképezést rontó hatásait. Ugyanakkor az új kis látómezejű lézertomográfiás üzemmód lényegében a távcső fölötti teljes légkörben fellépő turbulenciák hatását korrigálni tudja, ami ugyan kisebb égterületen, de sokkal élesebb képalkotást enged meg [2].
Ezzel az új képességével a 8 méter átmérőjű UT4 távcső képes elérni az optika elméleti felbontását, így azt nem korlátozza többé a légkör zavaró hatása. Ez rendkívül bonyolult feladat a látható fény hullámhossztartományában, ám segítségével a NASA/ESA Hubble-űrtávcsövéhez hasonló képélesség érhető el. Ezáltal pedig a csillagászok minden korábbinál részletesebben vizsgálhatnak olyan izgalmas égitesteket, mint a távoli galaxisok középpontjában lévő szupernagy tömegű fekete lyukak, fiatal csillagok anyagkilövellései, gömbhalmazok, szupernóvák, naprendszerbeli bolygók és holdjaik, és még sok minden mást [1].
A bal oldali felvételt az ESO Nagyon Nagy Távcsövén (VLT) működő MUSE műszerrel készítették a Neptunusz bolygóról a GALACSI adaptív optikai rendszer tesztelése gyanánt. A jobb oldalon pedig összehasonlítás gyanánt a NASA/ESA Hubble-űrtávcsövének hasonló felvétele látható. Megjegyezzük, hogy mivel a két felvétel nem egy időben készült, a rajtuk megfigyelhető felszíni alakzatok eltérőek. Forrás: ESO/P. Weilbacher (AIP)/NASA, ESA; és M.H. Wong and J. Tollefson (UC Berkeley)

Az adaptív optika a földi légkörnek a leképezés élességét rontó hatását, a minden földfelszíni csillagászati távcső számára komoly problémát jelentő csillagászati seeinget javítja. A légköri turbulencia, amely miatt a csillagokat szabad szemmel pislákolni látjuk, elmossa, homályosabbá teszi a csillagászati távcsövek felvételeit. A csillagok és galaxisok fénye a légkörünk védőburkán áthaladva torzul, a csillagászok azonban leleményes módszerekkel küzdenek ez ellen, mesterségesen javítva a felvételek élességét.

Ennek érdekében az UT4 esetében négy ragyogó lézernyaláb világít meg narancs színben négy 30 cm átmérőjű levegőoszlopot, ami a felső légkör nátriumatomjait gerjesztve mesterséges lézeres vezetőcsillagokat hoz létre a látómezőben. Az adaptív optika ezeknek a mesterséges „csillagoknak” a fényét felhasználva állapítja meg a pillanatnyi légköri turbulenciát, amit másodpercenként több ezerszer mintavételezve folyamatosan korrigál. A fénynyaláb korrekciójához egy vékony deformálható segédtükröt torzít folyamatosan, számítógép által kiszámított módon a rendszer.
Nem csak a MUSE műszer élvezi az új adaptív optika előnyeit. Egy másik adaptív optikai rendszer, a GRAAL már szintén működik az infravörös HAWK-I kamerával. Ezeket néhány éven belül fogja követni egy új nagy teljesítményű műszer, az ERIS. A mostani komoly adaptív optikai fejlesztések tovább erősítik az ESO már jelenleg is kiemelkedő teljesítményű távcsőparkját, még élesebb képet alkotva a világegyetemről.
Az új adaptív optikai üzemmód továbbá nagy előrelépés az ESO Rendkívül Nagy Távcsövének (Extremely Large Telescope – ELT) megvalósulása felé is, hiszen ez a csillagászati távcső csak lézeres tomográfiával lesz képes elérni a tudományos célkitűzéseit. Az UT4 távcsövön most megvalósult AOF tapasztalatai segítik az ELT csillagászait és mérnökeit a 39 méteres óriástávcső adaptív optikájának kifejlesztésében.

 

Megjegyzés

[1] A légköri turbulencia a magassággal változik. Bizonyos légrétegek jelentősebben rontják a képalkotást, mint mások. A lézertomográfiás adaptív optika bonyolult módszere elsősorban e rétegek turbulenciáinak leképezést rontó hatásának kiküszöbölésére koncentrál. Az előre rögzített kiemelt rétegek 0 km (felszíni réteg, ez mindig jelentős tényező), 3, 9 és 14 km magasságokban húzódnak. A korrekciós eljárás ezután ezekre a rétegekre korrigál, így majdnem egy természetes vezetőcsillaghoz hasonlóan jó eredmény érhető el, és a képélesség megközelítheti a távcső elméleti felbontóképességét.
[2] A MUSE és a GALACSI nagy látómezejű üzemmódjában egy 1,0 ívperc átmérőjű égterületet korrigál, a képpontok pedig 0,2 x 0,2 ívmásodpercet fednek le. Az új kis látómezejű üzemmódban egy sokkal kisebb, 7,5 ívmásodperc átmérőjű égterület turbulenciáinak korrekciója valósul meg, ám a képpontok is sokkal kisebbek, 0,025 x 0,025 ívmásodpercesek, így a rendkívüli felbontás teljes mértékben kiaknázható.
Forrás: ESO

Hozzászólás

hozzászólás