С новой системой адаптивной оптики на VLT получены изображения планеты Нептун, звездных скоплений и других объектов в сверхвысокой четкости

На Очень Большом Телескопе ESO (VLT) прошли первые наблюдения с новой системой адаптивной оптики в режиме «лазерной томографии». Получены исключительно четкие тестовые изображения планеты Нептун, звездных скоплений и других объектов. В пионерских наблюдениях с приемником MUSE в режиме малого поля (Narrow-Field Mode) с модулем адаптивной оптики GALACSI эта новая методика может использоваться для коррекции турбулентности на разных высотах в атмосфере. Стало возможно получать с земной поверхности в видимом диапазоне длин волн изображения с четкостью выше, чем у Космического телескопа Хаббла NASA/ESA. Сочетание великолепной четкости изображений и спектроскопических возможностей приемника MUSE позволит астрономам изучать свойства космических объектов гораздо детальнее, чем прежде.

Многоканальный спектрограф MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), установленный на Очень Большом Телескопе ESO (VLT), работает в сочетании с блоком адаптивной оптики GALACSI. В нем используется четырехлазерное устройство формирования «искусственных звезд» 4LGSF (Laser Guide Stars Facility), в свою очередь входящее в состав системы адаптивной оптики AOF (Adaptive Optics Facility). AOF обеспечивает адаптивную оптическую коррекцию для приемников четвертого «юнита» — Основного телескопа комплекса VLT (UT4). Спектрограф MUSE был первым инструментом, для которого была использована эта новая техника повышения качества изображений. Теперь он работает в двух адаптивно-оптических режимах: широкого (Wide Field Mode) и малого поля (Narrow Field Mode) [1].

Сочетание в приемнике MUSE режима широкого поля с применением блока GALACSI в режиме приземного слоя дает коррекцию влияния атмосферной турбулентности на высотах до одного километра над телескопом в сравнительно широком поле зрения. Однако новый режим малого поля с применением метода лазерной томографии корректирует почти всю атмосферную турбулентность над телескопом и позволяет получить гораздо более четкие изображения, хотя и в меньшей области неба [2].

Новые усовершенствования позволяют 8-метровому телескопу UT4 достичь теоретического предела четкости (оптического разрешения). Атмосферные искажения изображений его больше не ограничивают. Этого уровня качества изображений исключительно трудно достичь в оптическом диапазоне. В результате на UT4 теперь можно получать изображения, сравнимые по четкости с теми, которые строятся Космическим телескопом Хаббла NASA/ESA. Новая оптическая техника позволит астрономам изучать с беспрецедентными подробностями такие необычные объекты, как сверхмассивные черные дыры в центрах удаленных галактик, джеты, выбрасываемые молодыми звездами, шаровые скопления, сверхновые, планеты и их спутники в Солнечной системе и многие другие.

Адаптивная оптика – метод компенсации размывающего оптические изображения звезд влияния земной атмосферы. Качество изображений, на которое оказывает влияние атмосферная турбулентность, обозначается термином «сиинг». Искажение изображений атмосферой – большая проблема, с которой всегда сталкиваются наблюдатели на наземных телескопах. Турбулентность воздуха в атмосфере, заставляющая звезды мерцать, когда мы видим их невооруженным глазом, приводит и к размыванию изображений космических объектов, получаемых на больших телескопах. Проходя сквозь атмосферу, свет звезд и галактик искажается и астрономам приходится использовать изощренные методы для искусственного улучшения качества изображений.

С этой целью на телескопе UT4 установлены четыре мощных лазера, каждый из которых посылает в небо 30-сантиметровой толщины столб интенсивного оранжевого света, возбуждающий в верхних слоях атмосферы атомы натрия, которые телескоп «видит» как лазерные «искусственные звезды». Системы адаптивной оптики используют свет, принимаемый ими от этих ярких “звезд”, чтобы определить параметры атмосферной турбулентности и по ним с частотой тысячу раз в секунду вычислить компенсирующие эту турбулентность деформации гибкого вторичного зеркала UT4.

Спектрограф MUSE – не единственный инструмент, в котором изображения корректируются системой адаптивной оптики AOF. Еще один компонент этой системы, GRAAL, уже работает в сочетании с инфракрасной камерой HAWK-I, которую через несколько лет сменит новый мощный преемник ERIS. Эти значительные усовершенствования, вносимые адаптивной оптикой, увеличивают и без того большую оптическую мощь и эффективность флота телескопов ESO.

Новый режим наблюдений также представляет собой большой шаг вперед в создании Чрезвычайно Большого Телескопа ESO (ELT), которому метод лазерной томографии очень пригодится для достижения его научных целей. Результаты, полученные на UT4 с применением системы AOF, помогут инженерам и ученым, работающим над созданием крупнейшего в мире телескопа, оснастить 39-метровый гигант подобными адаптивно-оптическими устройствами.

Примечания

[1] Приемник MUSE в комбинации с GALACSI в режиме широкого поля уже обеспечивает коррекцию на поле зрения поперечником в 1.0 угловую минуту при размере пикселя 0.2”х0.2”. Новый режим малого поля с GALACSI покрывает гораздо меньшее поле в 7.5 угловых секунд, но с гораздо меньшими размерами пикселей: 0.025”х0.025”, реализуя при этом максимальное теоретическое разрешение телескопа.

[2] Атмосферная турбулентность меняется с высотой. Некоторые слои атмосферы вносят большие искажения в оптические изображения звезд, чем другие. Сложная адаптивно-оптическая техника лазерной томографии имеет целью скорректировать турбулентность в основном именно в этих слоях. В режиме малого поля комплекса MUSE/GALACSI задается заранее определенный набор высот атмосферных слоев: 0 км (приземный слой, всегда вносящий значительный вклад в искажения), 3, 9 и 14 км. Затем алгоритм коррекции оптимизируется для этих слоев, чтобы позволить достичь качества изображения почти столь же высокого, как с настоящей опорной звездой, и в конечном счете реализовать максимальное теоретическое разрешение телескопа.

Источник: www.eso.org