Tín dụng hình ảnh :: Keck
Đài quan sát Keck II dài 10 mét đã có một bước tiến quan trọng gần đây khi nó bắt đầu quan sát với hệ thống quang học thích ứng mới. Hệ thống sử dụng tia laser để tạo ra một ngôi sao giả khoảng 90 km trên bầu trời - sau đó một máy tính có thể sử dụng công cụ này để tính toán cách loại bỏ ảnh hưởng của nhiễu động khí quyển. Quang học thích nghi đã được sử dụng trên các kính thiên văn nhỏ hơn, nhưng đây là lần đầu tiên nó được sử dụng trên một kính thiên văn lớn như Keck II hùng mạnh; phải mất chín năm để thích nghi với đài quan sát.
Một cột mốc quan trọng trong lịch sử thiên văn đã diễn ra gần đây tại W.M. Đài thiên văn Keck khi lần đầu tiên các nhà khoa học sử dụng tia laser để tạo ra một ngôi sao dẫn đường nhân tạo trên kính viễn vọng 10 mét Keck II để điều chỉnh độ mờ của một ngôi sao bằng quang học thích nghi (AO). Các ngôi sao dẫn đường bằng laser đã được sử dụng trên các kính thiên văn nhỏ hơn, nhưng đây là lần sử dụng thành công đầu tiên của chúng trên thế hệ kính thiên văn lớn nhất thế giới hiện nay. Hình ảnh thu được (Hình 1), được chụp bởi camera hồng ngoại NIRC2, là minh chứng đầu tiên của hệ thống quang học thích nghi sao dẫn hướng laser (LGS AO) trên kính viễn vọng lớn. Khi hoàn thành, hệ thống AO của LGS sẽ đánh dấu một kỷ nguyên mới của thiên văn học, trong đó các nhà thiên văn học sẽ có thể nhìn thấy hầu như bất kỳ vật thể nào trên bầu trời với sự rõ ràng của quang học thích nghi.
Đây là một trong những khoảnh khắc hài lòng nhất trong tất cả những năm của tôi tại Keck, ông nhận xét Tiến sĩ Frederic Chaffee, giám đốc của W.M. Đài thiên văn Keck vào buổi tối các quan sát đã được thực hiện. Giống như bất kỳ kết quả ánh sáng đầu tiên tích cực nào, có nhiều việc phải làm trước khi hệ thống có thể được coi là hoạt động. Nhưng cũng giống như bất kỳ kết quả ánh sáng tích cực đầu tiên nào, nó cho thấy rằng nó có thể được thực hiện và mang đến cho chúng ta sự lạc quan tuyệt vời rằng mục tiêu của chúng ta không phải là những giấc mơ không thể, mà thay vào đó là những thực tế có thể đạt được.
Quang học thích nghi là một kỹ thuật đã cách mạng hóa thiên văn học trên mặt đất thông qua khả năng loại bỏ sự mờ của ánh sao do bầu khí quyển trái đất gây ra. Yêu cầu của nó về một hướng dẫn tương đối sáng sủa Ngôi sao trong cùng một lĩnh vực vì đối tượng nghiên cứu khoa học nói chung đã giới hạn việc sử dụng AO trong khoảng một phần trăm các vật thể trên bầu trời.
Để khắc phục hạn chế này, năm 1994, W.M. Đài thiên văn Keck bắt đầu làm việc với Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) để phát triển hệ thống sao dẫn hướng nhân tạo. Bằng cách sử dụng tia laser để tạo ra một ngôi sao ảo? Các nhà thiên văn học có thể nghiên cứu bất kỳ vật thể nào trong vùng lân cận của các vật thể mờ hơn (tới 19 độ) với quang học thích nghi và giảm sự phụ thuộc của nó vào các ngôi sao dẫn đường sáng, tự nhiên. Làm như vậy sẽ tăng độ che phủ bầu trời cho hệ thống quang học thích ứng Keck từ ước tính một phần trăm của tất cả các vật thể trên bầu trời, đến hơn 80 phần trăm.
Một khả năng mới của việc sử dụng một ngôi sao dẫn đường bằng laser với một kính viễn vọng lớn đã mời các nhà thiên văn học bắt đầu khám phá bầu trời đêm một cách toàn diện hơn nhiều, ông Adam Contos, kỹ sư quang học tại W.M. Đài thiên văn Keck. Trong tương lai, tôi hy vọng hầu hết các đài quan sát lớn sẽ cài đặt các hệ thống tương tự để tận dụng sự cải tiến đáng kinh ngạc này cho khả năng AO của họ.
Vào tháng 1 năm 2001, sau hơn bảy năm phát triển, các đội Keck và LLNL đã tổ chức lễ hoàn thành hệ thống sao dẫn đường bằng laser Keck. Kết quả sao nhân tạo khi ánh sáng từ một laser nhuộm 15-watt gây ra một lớp tự nhiên của các nguyên tử natri phát sáng khoảng 90 km (56 dặm) trên bề mặt trái đất. Phải mất thêm hai năm nghiên cứu và thiết kế tinh vi trước khi hệ thống laser có thể được tích hợp vào hệ thống quang học thích ứng Keck II.
Vào đầu giờ sáng ngày 20 tháng 9, tất cả các hệ thống con cuối cùng đã cùng nhau tiết lộ khả năng độc đáo của hệ thống Keck LGS AO và tiềm năng của nó để giải quyết các vật thể cực kỳ mờ nhạt. Hệ thống khóa trên một ngôi sao cường độ thứ 15, một thành viên của nhị phân T Tauri nổi tiếng có tên HK Tau và tiết lộ chi tiết về đĩa hoàn cảnh của ngôi sao đồng hành. Đây là lần đầu tiên một hệ thống quang học thích ứng trên kính viễn vọng rất lớn đã từng sử dụng một ngôi sao dẫn đường nhân tạo để giải quyết một vật thể mờ.
Một thách thức chính mà nhóm AO của LGS phải đối mặt là những nỗ lực sẽ thành công như thế nào để tích hợp và đạt được các phép đo hiệu suất tốt cho từng hệ thống phụ được yêu cầu. Những lo ngại về sức mạnh của laser và chất lượng tại chỗ của nó, hoạt động của hệ thống kiểm soát lưu lượng laser, khả năng của các cảm biến mới khóa trên các ngôi sao dẫn đường mờ hơn và có thể tối ưu hóa chất lượng hình ảnh thông qua sự hiểu biết chính xác về quang sai có thể không được đo bằng cách sử dụng ngôi sao dẫn đường bằng laser, tất cả đều được quan sát vào buổi tối.
Ánh sáng đầu tiên là một nỗ lực tuyệt vời của nhóm, bác sĩ Peter Wizinowich, trưởng nhóm của nhóm quang học thích ứng tại W.M. Một điều rất hài lòng là mỗi một trong số nhiều hệ thống con hoạt động rất tốt trong lần thử đầu tiên của chúng tôi. Để trích dẫn Virgil, ‘Audentes Fortuna Juvat, may mắn ủng hộ sự táo bạo.
Chất lượng của hình ảnh ánh sáng đầu tiên của LGS AO là cực kỳ cao. Mặc dù bị khóa trên một ngôi sao có cường độ thứ 14, hệ thống Keck LGS AO đã ghi lại tỷ lệ của Sternl là 36% (ở bước sóng 2,1 micron, thời gian phơi sáng 30 giây, Hình 3), so với bốn phần trăm đối với các hình ảnh không được quan tâm. Các tỷ lệ toàn diện đo lường mức độ mà một hệ thống quang học tiến tới sự hoàn hảo của giới hạn nhiễu xạ, hay giới hạn hiệu suất lý thuyết của kính thiên văn.
Một số liệu hiệu suất khác, độ rộng đầy đủ của một nửa ở mức tối đa một nửa (FWHM), đối với ngôi sao cường độ thứ 14 này là 50 mili giây, so với 183 mili giây cho hình ảnh không được quan tâm. Các phép đo FWHM giúp các nhà thiên văn xác định các cạnh thực tế của một vật thể, trong đó việc phát hiện có thể không chính xác hoặc khó xác định. Số đo 50 mili giây tương đương với khả năng phân biệt một cặp đèn pha ô tô ở New York khi đứng ở Los Angeles.
Trong suốt buổi tối, ngôi sao dẫn đường bằng laser giữ ổn định và sáng, chiếu ở cường độ xấp xỉ 9,5, mờ hơn khoảng 25 lần so với những gì mắt người có thể nhìn thấy, nhưng lý tưởng cho hệ thống quang học thích nghi Keck đo và điều chỉnh các biến dạng khí quyển.
Công việc bổ sung đang được tiến hành trước khi hệ thống Keck LGS AO có thể được coi là hoạt động đầy đủ. Hệ thống Keck LGS AO sẽ có sẵn cho khoa học rủi ro được chia sẻ hạn chế vào năm tới, với việc triển khai đầy đủ cho cộng đồng người dùng Keck vào năm 2005.
Ngay cả chỉ với thử nghiệm đầu tiên này, các nhà thiên văn học đã cố gắng sử dụng hệ thống sao dẫn đường bằng laser để nghiên cứu các thiên hà xa xôi với độ phân giải và sức mạnh chưa từng có, tiến sĩ David Le Mignant, nhà khoa học dụng cụ quang học thích nghi tại W.M. Đài thiên văn Keck, Hiệp hội nghiên cứu thiên văn học California. Vào năm tới, quang học thích nghi sẽ được sử dụng để nghiên cứu lịch sử hình thành phong phú của các thiên hà sơ khai.
Tầm quan trọng của bước đột phá này đối với thiên văn học trên toàn thế giới đã được tiến sĩ Matt Mountain, giám đốc Đài thiên văn Gemini, điều hành hai kính viễn vọng 8 mét, một trên Mauna Kea và một trên Cerro Pachon ở Chile: Đây là một cột mốc quan trọng đối với tất cả các ngành thiên văn học trên mặt đất, không chỉ cho thế hệ kính viễn vọng lớp 8 đến 10 mét hiện tại của chúng tôi, mà còn cho giấc mơ của chúng tôi về kính viễn vọng 30 mét.
Các thành viên trong nhóm chịu trách nhiệm về hệ thống Keck LGS AO là Antonin Bouchez, Jason Chin, Adam Contos, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Chris Neyman, Paul Stomski, Doug Summers, Marcos van Dam, và Peter Wizinowich, tất cả từ WM Nhóm đã gửi lời cảm ơn đặc biệt đến các cộng tác viên của họ tại LLNL: Dee Pennington, Curtis Brown và Pam Danforth.
Hệ thống quang học thích ứng sao dẫn hướng laser được tài trợ bởi W.M. Quỹ Keck.
W.M. Đài thiên văn Keck được điều hành bởi Hiệp hội nghiên cứu thiên văn học California, một đối tác khoa học của Viện công nghệ California.
Nguồn gốc: Keck News phát hành
