Komunikat prasowy

Pierwsze światło najnowocześniejszego urządzenia optyki adaptacyjnej

Spektakularne polepszenie ostrości obrazów MUSE

2 sierpnia 2017

Teleskop Główny nr 4 (Yepun), wchodzący w skład teleskopu VLT, został przekształcony w pełni adaptacyjny teleskop. Po ponad dekadzie planowania, budowy i testowania, nowe urządzenie optyki adaptacyjnej (adaptatywnej) o nazwie Adaptive Optics Facility (AOF), uzyskało pierwsze światło z instrumentem MUSE. Otrzymano niesamowicie ostre obrazy mgławic planetarnych i galaktyk. Połączenie AOF i MUSE tworzy jeden z najbardziej zaawansowanych i najpotężniejszych systemów technologicznych kiedykolwiek zbudowanych dla astronomii naziemnej.

Adaptive Optics Facility (AOF) to długoterminowy projekt ESO na teleskopie VLT, w celu dostarczenia systemu optyki adaptacyjnej dla instrumentów pracujących na Teleskopie Głównym nr 4 (UT4), z których pierwszym jest MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) [1]. Optyka adaptacyjna działa aby niwelować zaburzający efekt od ziemskiej atmosfery, pozwalając MUSE na uzyskiwanie ostrzejszych obrazów. W efekcie uzyskuje się dwukrotnie lepszy kontrast niż było to możliwe wcześniej. MUSE może teraz badać jeszcze słabsze obiekty we Wszechświecie.

„Teraz, dzięki AOF, nawet jeśli warunki pogodowe nie są idealne, to astronomowie nadal mogą uzyskiwać obrazy o  świetnej jakości” wyjaśnia Harald Kuntschner, naukowiec z projektu AOF w ESO.

Po licznych testach nowego systemu, zespół astronomów i inżynierów został nagrodzony serią spektakularnych fotografii. Astronomowie byli w stanie obserwować mgławicę planetarną IC 4406 widoczną w gwiazdozbiorze Wilka oraz NGC 6369 w gwiazdozbiorze Wężownika. Obserwacje MUSE przy użyciu AOF odnotowały niezwykle duże polepszenie ostrości zdjęć, ukazując niewidoczne nigdy wcześniej struktury w IC 4006 [2].

System AOF, dzięki któremu takie obserwacje były możliwe, składa się z wielu części pracujących razem. Należy do nich Four Laser Guide Star Facility (4LGSF) oraz bardzo cienkie odkształcalne lustro wtórne teleskopu UT4 [3] [4]. 4LGSF kieruje w niebo cztery promienie 22-watowego lasera, powodując świecenie atomów sodu w górnej atmosferze. W ten sposób powstaje świetlny punkt na niebie, który udaje gwiazdę. Czujniki modułu optyki adaptacyjnej GALACSI (Ground Atmospheric Layer Adaptive Corrector for Spectroscopic Imaging) używają tej sztucznej gwiazdy porównania do określania warunków atmosferycznych.

Tysiąc razy na sekundę system AOF oblicza korekcje, które muszą zostać zastosowane do zmiany kształtu lustra wtórnego teleskopu, aby skompensować zaburzenia atmosferyczne. W szczególności GALACSI koryguje turbulencje w warstwie atmosfery do jednego kilometra nad teleskopem. W zależności od warunków, turbulencje atmosferyczne mogą zmieniać się wraz z wysokością, ale badania pokazały, że większość zachodzi w „warstwie przyziemnej” atmosfery.

„System AOF właściwie odpowiada wyniesieniu VLT o 900 metrów wyżej, nad większą część turbulentnej warstwy atmosfery” wyjaśnia Robin Arsenault, kierownik projektu AOF. „Dawniej, jeśli chcieliśmy uzyskać ostrzejsze obrazy, musieliśmy znaleźć lepsze miejsce od obserwacji albo użyć teleskopu kosmicznego, ale teraz, dzięki AOF, możemy wytwarzać dużo lepsze warunki obserwacyjne dokładnie tutaj, za ułamek kosztów!”

Korekcje wnoszone przez AOF natychmiastowo i nieustannie poprawiają jakość obrazu przez koncentrowanie światła do wytwarzania ostrzejszych zdjęć, pozwalając MUSE na rozdzielenie dokładniejszych szczegółów i wykrycie słabszych gwiazd niż było to możliwe wcześniej. GALACSI dostarcza obecnie korekcji na szerokim polu widzenia, ale jest to tylko pierwszy krok w modernizacji optyki adaptacyjnej dla MUSE. Drugi tryb GALACSI jest w przygotowaniu i prawdopodobnie pierwsze światło uzyska na początku 2018 r. Tryb wąskiego pola będzie korygował turbulencje na dowolnej wysokości, pozwalając na obserwacje mniejszych pól widzenia z jeszcze lepszą rozdzielczością.

„Szesnaście lat temu, gdy zaproponowaliśmy budowę rewolucyjnego instrumentu MUSE, naszą wizją było połączenie go z innym bardzo zaawansowanym systemem – AOF” mówi Roland Bacon, kierownik projektu MUSE. „Potencjał odkryć MUSE, już olbrzymi, został teraz jeszcze zwiększony. Nasze marzenia stały się rzeczywistością.”

Jednym z głównych celów naukowych systemu są obserwacje słabych obiektów w odległym Wszechświecie, z najlepszą możliwą jakością obrazów, co wymaga wielu godzin ekspozycji. Joël Vernet, naukowiec z projektów MUSE i GALACSI, komentuje: „Jesteśmy zainteresowani w szczególności obserwowaniem najmniejszych, najsłabszych galaktyk w dużych odległościach. Są to galaktyki w trakcie powstawania – ciągle w swoim dziecięcym wieku – obiekty kluczowe do zrozumienia w jaki sposób formują się galaktyki.”

Co więcej, MUSE nie jest jedynym instrumentem, który skorzysta na AOF. Niedługo działanie rozpocznie inny system optyki adaptacyjnej, zwany GRAAL, we współpracy z istniejącym już instrumentem podczerwonym HAWK-I, wyostrzając nasz widok na Wszechświat. Później dojdzie do tego nowy potężny instrument ERIS.

„ESO napędza rozwój systemów optyki adaptacyjnej, a AOF jest także próbą przed takimi systemami dla Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu (ELT)” dodaje Arsenault. „Praca z AOF daje nam – naukowcom, inżynierom i przemysłowi – bezcenne doświadczenie, którego użyjemy w nadchodzących wyzwaniach związanych z budową ELT.”

Uwagi

[1] MUSE jest spektrografem całego pola, potężnym instrumentem, który uzyskuje trójwymiarowe zestawy danych obserwowanego obiekty, w których każdy piksel odpowiada widmu światła obiektu. Zasadniczo oznacza to, że instrument tworzy w tym samym czasie tysiące obrazów obiektu, każdy o innej długości fali światła, rejestrując bogactwo informacja.

[2] IC 4406 była już wcześniej obserwowana przy pomocy VLT (eso9827a).

[3] Ze średnicą ponad jednego metra, jest to największe zwierciadło optyki adaptacyjnej (adaptatywnej) kiedykolwiek wyprodukowane i wymaga najnowocześniejszej technologii. Zostało zamontowano na UT4 w 2016 r. (ann16078), aby wymienić oryginalne, tradycyjne zwierciadło wtórne teleskopu.

[4] Rozwinięto także inne narzędzia do optymalizacji działania AOF i są one obecnie użytkowane. Obejmują rozszerzenie oprogramowania Astronomical Site Monitor, które monitoruje atmosferę w celu ustalania wysokości, na której zachodzą turbulencje; Laser Traffic Control System (LTCS), który chroni inne teleskopy przed spojrzeniem na promienie lasera lub na sztuczną gwiazdę, co potencjalnie może wpływać na prowadzone obserwacje.

Więcej informacji

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Zdjęcia VLT

Kontakt

Krzysztof Czart
Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Harald Kuntschner
ESO, AOF Project Scientist
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6465
E-mail: hkuntsch@eso.org

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Joël Vernet
ESO MUSE and GALACSI Project Scientist
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6579
E-mail: jvernet@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych

Jest to tłumaczenie Komunikatu prasowego ESO eso1724