Oto najnowszy i najostrzejszy w historii obraz Neptuna wykonany z powierzchni Ziemi

Astronomowie wykonali już pierwsze obserwacje z wykorzystaniem trybu optyki adaptacyjnej, zwanego tomografią laserową. Obrazy Neptuna zachwycają niedostępną dotąd jakością. Są to najostrzejsze obrazy tej planety wykonane z powierzchni Ziemi w całej historii obserwacji kosmosu.

Instrument MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) na należącym do ESO Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) pracuje z jednostką optyki adaptacyjnej o nazwie GALACSI. Wykorzystuje laserową gwiazdę odniesienia (Laser Guide Stars Facility, 4LGSF), czyli podsystem modułu optyki adaptacyjnej Adaptive Optics Facility (AOF). AOF dostarcza optykę adaptacyjną do instrumentów na Teleskopie Głównym nr 4 (UT4). MUSE był pierwszym instrumentem, który odniósł korzyści z nowego modułu, i ma teraz dwa tryby optyki adaptacyjnej, szerokiego pola oraz wąskiego pola.

Porównanie jakości obrazu Neptuna wykonanego przez teleskop VLT i Hubble'a. Fot. ESO.

MUSE w trybie szerokiego pola w połączeniu z GALACSI, w trybie warstwy naziemnej, korygują efekty turbulencji atmosferycznych do jednego kilometra nad teleskopem, we względnie szerokim polu widzenia. Natomiast nowy tryb wąskiego pola używa tomografii laserowej do korygowania prawie wszystkich turbulencji atmosferycznych nad teleskopem, aby uzyskiwać jeszcze ostrzejsze obrazy, ale na małym obszarze nieba.

Dzięki tej nowej możliwości, 8-metrowy teleskop UT4 osiąga teoretyczny limit ostrości obrazu i nie jest już dłużej ograniczany przez rozmywające efekty atmosfery. Jest to niezwykle trudne do osiągnięcia w zakresie widzialnym, ale daje obrazy porównywalne ostrością do tych z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (należącego do NASA/ESA). Pozwoli astronomom na badanie w niespotykanych szczegółach fascynujących obiektów, takich jak supermasywne czarne dziury w centrach odległych galaktyk, dżety z młodych gwiazd, gromady kuliste, supernowe, planety i ich satelity w Układzie Słonecznym i wiele innych.

Optyka adaptacyjna jest techniką do kompensowania rozmywającego efektu ziemskiej atmosfery, znanego także pod pojęciem seeing astronomiczny. Efekt ten jest dużym problemem, z którym zmagają się wszystkie teleskopy naziemne. Te same turbulencje, które powodują, że gwiazdy oglądane gołym okiem mrugają, powoduje rozmycie obrazów Wszechświata w dużych teleskopach. Światło od gwiazd i galaktyk zostaje zaburzone, gdy przechodzi przez ochronne warstwy naszej atmosfery i astronomowie muszą korzystać ze zmyślnych technologii, aby sztucznie poprawić jakoś obrazu.

Aby tego dokonać, na UT4 zamontowano cztery jasne lasery, które wystrzeliwują w niebo kolumny intensywnego pomarańczowego światło o średnicy 30 cm, stymulując atomy sodu wysoko w atmosferze do tworzenia sztucznej laserowej gwiazdy odniesienia. Systemy optyki adaptacyjnej korzystają ze światła wytworzonych w ten sposób „gwiazd” do ustalania turbulencji w atmosferze i obliczania korekcji tysiąc razy na sekundę, wydając polecenia cienkiemu, deformowalnemu lustru wtórnemu UT4 do nieustannego zmieniania kształtu, aby skorygować zaburzone światło.

Porównanie jakości obrazów Neptuna wykonanych z włączoną optyką adaptacyjną i bez. Fot. ESO.

MUSE nie jest jedynym instrumentem, który czerpie korzyści z jednostki optyki adaptacyjnej (Adaptive Optics Facility). Inny system optyki adaptacyjnej, GRAAL, jest już w użytkowaniu z kamerą podczerwoną HAWK-I. W kolejnych latach będzie to nowy potężny instrument ERIS. Razem cały ten rozwój w optyce adaptacyjnej wzmacnia już potężną flotę teleskopów ESO, przybliżającą nam Wszechświat.

Nowy tryb stanowi także duży krok naprzód dla budowanego przez ESO Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu (ELT), który będzie potrzebował tomografii laserowej, aby osiągnąć swoje naukowe cele. Wyniki UT4 z AOF przybliżą inżynierów i naukowców ELT do zaimplementowania podobnej technologii optyki adaptacyjnej do tego 39-metrowego giganta.

Źródło: GeekWeek.pl/ESO / Fot. ESO