Tín dụng hình ảnh: ESO
Một nhóm các kỹ sư từ Đài thiên văn Nam châu Âu gần đây đã thử nghiệm một thiết bị quang học thích nghi mới trên Kính thiên văn rất lớn (VLT) tại Đài thiên văn Paranal ở Chile. Công nghệ này điều chỉnh hình ảnh được chụp bởi kính viễn vọng để loại bỏ sự biến dạng do bầu khí quyển của Trái đất? như thể chúng được nhìn thấy từ không gian. Bước tiếp theo sẽ là kết nối các hệ thống tương tự với tất cả các kính thiên văn tại cơ sở và sau đó nối chúng thành một mảng lớn. Điều này sẽ cho phép đài quan sát giải quyết các vật thể mờ hơn 100 lần so với ngày nay.
Vào ngày 18 tháng 4 năm 2003, một nhóm kỹ sư từ ESO đã tổ chức thành công thành công của First First Light cho cơ sở Quang học Thích ứng MACAO-VLTI trên Kính viễn vọng Rất lớn (VLT) tại Đài thiên văn Paranal (Chile). Đây là hệ thống Quang học Thích ứng (AO) thứ hai được đưa vào hoạt động tại đài quan sát này, sau cơ sở NACO (ESO PR 25/01).
Độ sắc nét hình ảnh có thể đạt được của kính viễn vọng trên mặt đất thường bị giới hạn bởi ảnh hưởng của nhiễu loạn khí quyển. Tuy nhiên, với các kỹ thuật Thích ứng Quang học (AO), nhược điểm lớn này có thể được khắc phục để kính viễn vọng tạo ra hình ảnh sắc nét nhất có thể về mặt lý thuyết, tức là, như thể chúng được chụp từ không gian.
Từ viết tắt MACAO, viết tắt của cụm từ viết tắt của Quang đa ứng dụng Quang học thích ứng với nhiều cách điều chỉnh quang học được thực hiện để loại bỏ hiệu ứng làm mờ của nhiễu loạn khí quyển.
Cơ sở MACAO-VLTI được phát triển tại ESO. Đây là một hệ thống rất phức tạp, trong đó bốn, một cho mỗi Kính thiên văn Đơn vị VLT 8.2 m, sẽ được lắp đặt bên dưới các kính thiên văn (trong các phòng Coud?). Các hệ thống này điều chỉnh sự biến dạng của các chùm ánh sáng từ các kính thiên văn lớn (gây ra bởi sự nhiễu loạn của khí quyển) trước khi chúng được hướng vào tiêu điểm chung tại Giao thoa kế VLT (VLTI).
Việc cài đặt bốn đơn vị MACAO-VLTI trong đó đơn vị đầu tiên hiện đang có, sẽ không thua gì một cuộc cách mạng trong giao thoa kế VLT. Kết quả đạt được rất lớn về hiệu quả, do mức tăng gấp 100 lần liên quan đến độ nhạy của VLTI.
Nói một cách đơn giản, với MACAO-VLTI, người ta có thể quan sát các thiên thể mờ hơn 100 lần so với bây giờ. Do đó, các nhà thiên văn học sẽ sớm có thể có được các vân giao thoa với VLTI (ESO PR 23/01) của một số lượng lớn các vật thể ngoài tầm với kỹ thuật quan sát mạnh mẽ này, ví dụ: các thiên hà bên ngoài. Các hình ảnh và quang phổ có độ phân giải cao tiếp theo sẽ mở ra những quan điểm hoàn toàn mới trong nghiên cứu ngoài vũ trụ và cả trong nghiên cứu nhiều vật thể mờ nhạt trong thiên hà của chúng ta, Dải Ngân hà.
Trong giai đoạn hiện tại, lần đầu tiên trong bốn khoa MACAO-VLTI đã được cài đặt, tích hợp và thử nghiệm bằng một loạt các quan sát. Đối với các thử nghiệm này, một camera hồng ngoại đã được phát triển đặc biệt cho phép đánh giá chi tiết về hiệu suất. Nó cũng cung cấp một số góc nhìn đầu tiên, ngoạn mục về các thiên thể khác nhau, một số trong đó được hiển thị ở đây.
MACAO - cơ sở Quang học Thích ứng Độ cong Đa ứng dụng
Các hệ thống Quang học Thích ứng (AO) hoạt động bằng gương biến dạng điều khiển bằng máy tính (DM) chống lại sự biến dạng hình ảnh gây ra bởi nhiễu loạn khí quyển. Nó dựa trên các hiệu chỉnh quang học thời gian thực được tính toán từ dữ liệu hình ảnh thu được từ một cảm biến mặt sóng sóng Cameron (một máy ảnh đặc biệt) ở tốc độ rất cao, hàng trăm lần mỗi giây.
Hệ thống Quang học thích ứng độ cong đa ứng dụng ESO (MACAO) sử dụng gương biến dạng lưỡng hình 60 yếu tố (DM) và cảm biến sóng mặt cong 60 yếu tố, với nhịp tim nhịp tim là 350 Hz (thời gian mỗi giây). Với khả năng hiệu chỉnh không gian và thời gian cao này, MACAO có thể khôi phục gần như chất lượng hình ảnh về mặt lý thuyết (giới hạn nhiễu xạ nhiễu xạ) của Kính viễn vọng đơn vị VLT 8.2 m ở vùng cận hồng ngoại của phổ, ở bước sóng khoảng 2? M. Độ phân giải hình ảnh thu được (độ sắc nét) của thứ tự 60 milli-arcsec là một sự cải thiện hơn 10 lần so với các quan sát giới hạn nhìn thấy tiêu chuẩn. Nếu không có lợi ích của kỹ thuật AO, độ sắc nét của hình ảnh như vậy chỉ có thể thu được nếu kính thiên văn được đặt phía trên bầu khí quyển Trái đất.
Sự phát triển kỹ thuật của MACAO-VLTI ở dạng hiện tại đã được bắt đầu vào năm 1999 và với các đánh giá dự án trong khoảng thời gian 6 tháng, dự án đã nhanh chóng đạt được tốc độ bay. Thiết kế hiệu quả là kết quả của sự hợp tác rất hiệu quả giữa bộ phận AO tại ESO và ngành công nghiệp châu Âu, góp phần vào việc chế tạo siêng năng của nhiều thành phần công nghệ cao, bao gồm DM lưỡng kim với 60 bộ truyền động, giá đỡ nghiêng phản ứng nhanh và nhiều người khác Việc lắp ráp, kiểm tra và điều chỉnh hiệu năng của hệ thống thời gian thực phức tạp này được đảm nhận bởi nhân viên ESO-Garching.
Lắp đặt tại Paranal
Những thùng đầu tiên của lô hàng hơn 60 mét khối với các thành phần MACAO đã đến Đài quan sát Paranal vào ngày 12 tháng 3 năm 2003. Ngay sau đó, các kỹ sư và kỹ thuật viên ESO đã bắt đầu lắp ráp thiết bị phức tạp này, bên dưới kính viễn vọng KUEYEN VLT 8.2 m ( trước đây là UT2).
Họ tuân theo một kế hoạch được lên kế hoạch cẩn thận, liên quan đến việc lắp đặt các thiết bị điện tử, hệ thống làm mát bằng nước, các thành phần cơ khí và quang học. Cuối cùng, họ đã thực hiện việc căn chỉnh quang học đòi hỏi, cung cấp một thiết bị được lắp ráp hoàn chỉnh một tuần trước khi quan sát thử nghiệm đầu tiên theo kế hoạch. Tuần thêm này cung cấp một cơ hội rất đáng hoan nghênh và hữu ích để thực hiện vô số các bài kiểm tra và hiệu chuẩn để chuẩn bị cho các quan sát thực tế.
AO đến dịch vụ giao thoa kế
Giao thoa kế VLT (VLTI) kết hợp ánh sáng sao được chụp bằng hai hoặc nhiều Kính thiên văn đơn vị 8.2- VLT (sau này cũng từ bốn Kính thiên văn phụ di chuyển1,8 m) và cho phép tăng độ phân giải hình ảnh lên rất nhiều. Các chùm ánh sáng từ các kính thiên văn được tập hợp lại với nhau trong pha Pha (kết hợp). Bắt đầu từ các gương chính, chúng trải qua nhiều phản xạ dọc theo các đường khác nhau trên tổng khoảng cách vài trăm mét trước khi chúng đến Phòng thí nghiệm giao thoa kế, trong đó chúng được kết hợp trong một phần của bước sóng, tức là trong phạm vi nanomet!
Độ lợi của kỹ thuật giao thoa kế là rất lớn - kết hợp các chùm ánh sáng từ hai kính viễn vọng cách nhau 100 mét cho phép quan sát các chi tiết chỉ có thể được giải quyết bằng một kính thiên văn duy nhất có đường kính 100 mét. Giảm dữ liệu tinh vi là cần thiết để giải thích các phép đo giao thoa kế và suy ra các thông số vật lý quan trọng của các vật thể quan sát được như đường kính của các ngôi sao, v.v. ESO PR 22/02.
VLTI đo lường mức độ kết hợp của các chùm kết hợp được biểu thị bằng độ tương phản của mẫu rìa giao thoa quan sát được quan sát. Mức độ kết hợp giữa các chùm riêng lẻ càng cao thì tín hiệu đo được càng mạnh. Bằng cách loại bỏ quang sai mặt sóng được giới thiệu bởi nhiễu loạn khí quyển, các hệ thống MACAO-VLTI làm tăng đáng kể hiệu quả của việc kết hợp các chùm kính viễn vọng riêng lẻ.
Trong quy trình đo giao thoa kế, ánh sáng sao phải được đưa vào các sợi quang cực nhỏ để thực hiện chức năng của chúng; đường kính chỉ 6? m (0,006 mm). Nếu không có hành động cải tiến của MACAO, chỉ một phần nhỏ ánh sáng sao được chụp bởi kính viễn vọng có thể được đưa vào các sợi và VLTI sẽ không hoạt động ở mức hiệu quả cao nhất mà nó được thiết kế.
MACAO-VLTI hiện sẽ cho phép tăng hệ số 100 trong thông lượng ánh sáng được tiêm - điều này sẽ được kiểm tra chi tiết khi hai Kính thiên văn Đơn vị VLT, cả hai đều được trang bị MACAO-VLTI, hoạt động cùng nhau. Tuy nhiên, hiệu suất rất tốt thực sự đạt được với hệ thống đầu tiên khiến các kỹ sư rất tự tin rằng sẽ đạt được thứ tự này. Thử nghiệm cuối cùng này sẽ được thực hiện ngay khi hệ thống MACAO-VLTI thứ hai được cài đặt vào cuối năm nay.
MACAO-VLTI Ánh sáng đầu tiên
Sau một tháng làm việc cài đặt và theo dõi các thử nghiệm bằng nguồn sáng nhân tạo được cài đặt trong tiêu điểm Nasmyth của KUEYEN, MACAO-VLTI đã nhận được First Light Light vào ngày 18 tháng 4 khi nhận được ánh sáng thực tế từ một số vật cản thiên văn.
Trong các thử nghiệm hiệu suất trước đó để đo sự cải thiện hình ảnh (độ sắc nét, nồng độ năng lượng ánh sáng) trong các dải phổ gần hồng ngoại ở 1,2, 1,6 và 2,2? M, MACAO-VLTI đã được kiểm tra bằng Máy ảnh thử hồng ngoại tùy chỉnh được phát triển cho điều này mục đích của ESO. Thử nghiệm trung gian này được yêu cầu để đảm bảo hoạt động đúng của MACAO trước khi nó được sử dụng để đưa một chùm ánh sáng được điều chỉnh vào VLTI.
Chỉ sau vài đêm thử nghiệm và tối ưu hóa các chức năng và thông số vận hành khác nhau, MACAO-VLTI đã sẵn sàng để được sử dụng cho các quan sát thiên văn. Các hình ảnh dưới đây được chụp trong điều kiện nhìn thấy trung bình và minh họa sự cải thiện chất lượng hình ảnh khi sử dụng MACAO-VLTI.
MACAO-VLTI - Hình ảnh đầu tiên
Dưới đây là một số hình ảnh đầu tiên thu được với máy ảnh thử nghiệm tại hệ thống MACAO-VLTI đầu tiên, hiện được lắp đặt tại kính viễn vọng VLT KUEYEN 8.2 m.
Ảnh PR 12b - c / 03 hiển thị hình ảnh đầu tiên trong dải hồng ngoại K (bước sóng 2.2? M) của một ngôi sao (cường độ thị giác 10) thu được mà không có và hiệu chỉnh hình ảnh bằng phương pháp quang học thích nghi.
PR Photo 12d / 03 hiển thị một trong những hình ảnh tốt nhất thu được với MACAO-VLTI trong các thử nghiệm đầu tiên. Nó cho thấy tỷ lệ Stroundl (đo nồng độ ánh sáng) đáp ứng các thông số kỹ thuật theo đó MACAO-VLTI được chế tạo. Sự cải thiện to lớn này khi sử dụng các kỹ thuật AO được thể hiện rõ ràng trong PR Photo 12e / 03, với hồ sơ hình ảnh chưa được xử lý (trái) hầu như không thể nhìn thấy khi so sánh với hồ sơ đã sửa (phải).
PR Photo 11f / 03 thể hiện khả năng hiệu chỉnh của MACAO-VLTI khi sử dụng ngôi sao dẫn hướng mờ. Các thử nghiệm sử dụng các loại quang phổ khác nhau cho thấy cường độ thị giác giới hạn khác nhau giữa 16 đối với sao B loại sớm và khoảng 18 đối với sao M loại muộn.
Các vật thể thiên văn nhìn thấy ở giới hạn nhiễu xạ
Các ví dụ sau đây về các quan sát MACAO-VLTI của hai đối tượng thiên văn nổi tiếng đã thu được để đánh giá tạm thời các cơ hội nghiên cứu hiện đang mở ra với MACAO-VLTI. Chúng cũng có thể được so sánh với hình ảnh dựa trên không gian.
Trung tâm thiên hà
Trung tâm của thiên hà của chúng ta nằm trong chòm sao Nhân Mã ở khoảng cách khoảng 30.000 năm ánh sáng. Ảnh PR 12h / 03 cho thấy chế độ xem hồng ngoại phơi sáng ngắn của vùng này, được MACAO-VLTI thu được trong giai đoạn thử nghiệm đầu tiên.
Các quan sát AO gần đây sử dụng cơ sở NACO tại VLT cung cấp bằng chứng thuyết phục rằng một lỗ đen siêu lớn với 2,6 triệu khối lượng mặt trời nằm ở chính giữa, x. ESO PR 17/02. Kết quả này, dựa trên các quan sát thiên văn của một ngôi sao quay quanh lỗ đen và tiếp cận nó trong khoảng cách chỉ 17 giờ sáng, sẽ không thể thực hiện được nếu không có hình ảnh có độ phân giải giới hạn nhiễu xạ.
Eta Carinae
Eta Carinae là một trong những ngôi sao nặng nhất được biết đến, với khối lượng có thể vượt quá 100 khối lượng mặt trời. Nó sáng hơn Mặt trời khoảng 4 triệu lần, khiến nó trở thành một trong những ngôi sao sáng nhất được biết đến.
Một ngôi sao to lớn như vậy có vòng đời tương đối ngắn chỉ khoảng 1 triệu năm và - được đo theo thời gian vũ trụ - Eta Carinae phải hình thành khá gần đây. Ngôi sao này rất không ổn định và dễ bị bùng phát dữ dội. Chúng được gây ra bởi áp suất bức xạ rất cao ở các tầng trên của ngôi sao, nơi thổi những phần quan trọng của vật chất vào bề mặt của Hồi vào không gian trong những vụ phun trào dữ dội có thể kéo dài vài năm. Vụ nổ cuối cùng xảy ra trong khoảng thời gian từ 1835 đến 1855 và đạt cực đại vào năm 1843. Mặc dù khoảng cách tương đối lớn - khoảng 7.500 đến 10.000 năm ánh sáng - Eta Carinae nhanh chóng trở thành ngôi sao sáng thứ hai trên bầu trời vào thời điểm đó (với cường độ rõ ràng -1 ), chỉ vượt qua Sirius.
Leo băng giá
Frosty Leo là một ngôi sao cường độ 11 (hậu AGB) được bao quanh bởi một lớp khí, bụi và một lượng lớn băng (do đó có tên). Tinh vân liên kết có hình dạng bướm bướm (hình thái lưỡng cực) và nó là một trong những ví dụ nổi tiếng nhất của giai đoạn chuyển tiếp ngắn giữa hai giai đoạn tiến hóa muộn, nhánh khổng lồ không triệu chứng (AGB) và tinh vân hành tinh tiếp theo (PNe).
Đối với một vật thể có khối lượng ba mặt trời như thế này, giai đoạn này được cho là chỉ tồn tại vài nghìn năm, nháy mắt trong cuộc đời của ngôi sao. Do đó, những vật thể như thế này rất hiếm và Frosty Leo là một trong những vật thể gần nhất và sáng nhất trong số chúng.
Nguồn gốc: ESO News Release
