Первые наблюдения с новейшей системой адаптивной оптики на телескопе VLT!

Четвертый «юнит» — Основной телескоп 4 («Йепун») в составе комплекса VLT в Чили теперь стал полностью адаптивным. Проектирование, изготовление и тестирование новой системы адаптивной оптики AOF (Adaptive Optics Facility) продолжались более десяти лет, и вот состоялись первые наблюдения с ее использованием.
С приемником MUSE были получены изображения планетарных туманностей и галактик с великолепным разрешением. Сочетание AOF и MUSE образует одну из наиболее совершенных и мощных систем астрономической техники в истории наземной астрономии.

Система адаптивной оптики AOF (The Adaptive Optics Facility) – долгосрочный проект, целью которого является обеспечение телескопа VLT адаптивно-оптическим устройством для приемников, установленных на четвертом Основном телескопе (UT4), в частности, для спектрографа MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer). Адаптивная оптика позволяет компенсировать размывание изображений в атмосфере Земли, в результате чего приемник MUSE получает гораздо более четкие изображения. Их контраст повышается вдвое, и MUSE может теперь исследовать еще более слабые космические объекты. MUSE – спектрограф интегрального поля, мощный инструмент, который обеспечивает получение данных от исследуемого объекта в 3D-форме: в каждом пикселе изображения содержится весь спектр объекта. Практически это означает, что инструмент одновременно создает тысячи изображений, каждое на своей длине волны, собирая таким образом огромное количество информации.

“Теперь, благодаря AOF, астрономы могут получать изображения высочайшего качества даже если состояние атмосферы не идеально”, — говорит Гаральд Кунтшнер, научный руководитель проекта от Европейской Южной обсерватории.

В результате серии испытаний новой системы группа астрономов и инженеров получила ряд великолепных изображений. Наблюдались планетарные туманности IC 4406 в созвездии Волка и NGC 6369 в Змееносце. Изображения, полученные с приемником MUSE и системой AOF, продемонстрировали резкое увеличение разрешающей силы и выявили в IC 4406 ранее неизвестные оболочечные структуры.

Система AOF, которая позволила добиться такого успеха, имеет несколько важных составных элементов: четырехлазерное устройство формирования искусственых звезд 4LGSF (Four Laser Guide Star Facility) и очень тонкое деформируемое вторичное зеркало UT4. При диаметре немного более метра, это крупнейшее из всех существующих адаптивное заркало, потребовавшее для своего создания применения самых передовых технологий. Оно было смонтировано на UT4 в 2016 году и заменило собой первоначально установленное на нем обычное вторичное зеркало.

В 4LGSF используются четыре 22-ваттных лазерных пучка, вызывающие свечение атомов натрия в верхней атмосфере. В небе появляются четыре светящихся точки, имитирующие звезды. Датчики адаптивно-оптического модуля GALACSI (Ground Atmospheric Layer Adaptive Corrector for Spectroscopic Imaging) регистрируя световые сигналы от этих «искусственных звезд», определяют параметры их атмосферных искажений. Другие части системы, оптимизирующие работу AOF, также разработаны и уже действуют на телескопе. Расширение программного обеспечения мониторинга атмосферы (Astronomical Site Monitor), позволяет определять высоту, на которой имеется турбулентность. Система управления лазерами LTCS (Laser Traffic Control System) предотвращает помехи от лазерных пучков и искусственных звезд, которые могут мешать наблюдениям на других телескопах.

Копьютерные системы AOF тысячу раз в секунду вычисляют коррекции, которые необходимо внести в форму гибкого вторичного зеркала телескопа для того, чтобы компенсировать атмосферные искажения. В частности, GALACSI корректирует влияние атмосферной турбулентности в слоях атмосферы высотой до одного километра над телескопом. В зависимости от атмосферных условий турбулентность может меняться с высотой, но исследования показали, что большая часть атмосферных возмущений происходит именно в приземном слое воздуха.

“Использование системы AOF практически экивалентно подъему телескопа VLT еще примерно на 900 метров, что выносит его за пределы наиболее турбулентного слоя в атмосфере”, — говорит Робин Арсено, менеджер проекта AOF. “В прошлом, если мы хотели получить более четкие изображения, нам пришлось бы искать лучшее место или использовать космический телескоп. Но теперь, когда у нас есть AOF, мы можем создавать значительно лучшие изображения имено там, где мы находимся – и гораздо дешевле!”

Посмотреть:
Картина, написанная рентгеновскими лучами.

Коррекции, которые с огромной скоростью непрерывно вносит в изображения AOF, улучшают его качество таким образом, что свет концентрируется в меньших по размеру участках приемника: в результате этого MUSE может разрешать более мелкие детали и регистрировать более слабые звезды, чем это было возможно ранее. Сейчас блок GALACSI обеспечивает коррекцию на большом поле зрения. Но это лишь первый шаг в применении адаптивно-оптических методов для MUSE. Сейчас продолжается работа над введением второго режима GALACSI, режима малого поля, первые наблюдения в котором должны состояться в начале 2018 году. Он позволит корректировать турбулентность на любой высоте и получать изображения в малых полях с еще более высоким разрешением.

“Еще шестнадцать лет назад, когда мы предложили построить революционно новый инструмент MUSE, мы уже предполагали сочетать его с другой передовой системой: с AOF”, — говорит Ролан Бэкон, руководитель проекта MUSE. “Научный потенциал MUSE, и без того огромный, теперь еще повысился. Наша мечта осуществляется”.

Одной из главных научных задач новой системы является наблюдение слабых объектов дальней Вселенной при наиболее высоком возможном качестве изображения, что требует длительных многочасовых экспозиций. Жоэль Верне, научный руководитель проекта MUSE и GALACSI от ESO, комментирует: “В частности, нас интересуют наблюдения самых слабых и небольших галактик на самых больших расстояниях. Это галактики в процессе их формирования, и их наблюдения дадут нам ключ к пониманию процесса образования галактик”.

MUSE – не единственный приемник, качество работы которого улучшится с введением в строй AOF. В скором будущем начнет работать еще одна адаптивно-оптическая система под названием GRAAL, которая повысит разрешение инфракрасного инструмента HAWK-I, на смену которому впоследствии придет мощный новый приемник ERIS.

“Обсерватория непрерывно совершенствует системы адаптивной оптики. AOF прокладывает путь адаптивным системам будущего телескопа ELT”, — говорит Арсено. “Работа с системой AOF уже дала нам — ученым, инженерам и промышленности — бесценный опыт и сведения, которые мы сможем теперь использовать в создании сверхтелескопа ELT.”

 

Первые наблюдения с новейшей системой оптики на телескопе VLT
Rate this post

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *