Кредитен имидж :: Keck
10-метровата обсерватория Keck II направи важна крачка напред наскоро, когато започна наблюдения с новата си адаптивна оптика. Системата използва лазер, за да създаде фалшива звезда на около 90 километра нагоре в небето - компютър може след това да използва това, за да изчисли как да премахне ефекта от атмосферните смущения. Адаптивната оптика се използва на по-малки телескопи, но това е първият път, когато е използван на телескоп, голям колкото могъщия Кек II; бяха необходими девет години, за да се адаптира обсерваторията.
Основен момент в астрономическата история настъпи наскоро на W.M. Обсерватория Кек, когато учените за първи път използват лазер, за да създадат изкуствена водеща звезда на 10-метровия телескоп Keck II, за да коригират замъгляването на звезда с адаптивна оптика (AO). Използвани са лазерни водещи звезди на по-малки телескопи, но това е първата им успешна употреба в настоящото поколение на най-големите телескопи в света. Полученото изображение (фиг. 1), заснето от инфрачервената камера NIRC2, беше първата демонстрация на система за адаптивна оптична лазерна звезда (LGS AO) на голям телескоп. Когато бъде завършена, системата LGS AO ще отбележи нова ера на астрономията, в която астрономите ще могат да виждат практически всеки обект в небето с яснотата на адаптивната оптика.
„Това е един от най-приятните моменти през всичките ми години в Кек“, отбеляза д-р Фредерик Чафи, директор на W.M. Кек обсерватория вечерта бяха направени наблюденията. „Като всеки положителен резултат от първата светлина, предстои много да се направи преди системата да може да се счита за работеща. Но също като всеки положителен резултат от първата светлина, той показва, че може да се направи и ни дава голям оптимизъм, че нашите цели не са невъзможни мечти, а вместо това са постижими реалности. "
Адаптивната оптика е техника, която направи революция на наземната астрономия чрез способността си да премахва замъгляването на звездната светлина, причинена от земната атмосфера. Изискването му за сравнително ярка „водеща звезда“ в същото зрително поле като научния обект на изследване като цяло ограничава използването на AO до около един процент от обектите в небето.
За да преодолее това ограничение, през 1994 г. W.M. Обсерваторията Кек започва работа с Националните лаборатории на Лорънс Ливърмор (LLNL) за разработване на система за изкуствени водачи. Използвайки лазер за създаване на? Виртуална звезда? астрономите могат да изучават всеки обект в близост до много по-бедни (до 19-та величина) обекти с адаптивна оптика и да намалят зависимостта му от ярки, естествено срещащи се водещи звезди. Това ще увеличи покритието на небето за адаптивната оптична система Keck от приблизително един процент от всички обекти в небето до повече от 80 процента.
„Тази нова възможност за използване на лазерна водеща звезда с голям телескоп покани астрономите да започнат да изследват нощното небе по много по-всеобхватен начин“, казва Адам Контъс, инженер по оптика в W.M. Обсерватория Кек. „В бъдеще бих очаквал повечето големи обсерватории да инсталират подобни системи, за да се възползват от това невероятно подобрение на техните AO възможности.“
През януари 2001 г., след повече от седем години разработки, екипите на Keck и LLNL отбелязаха завършването на системата за лазерни водачи Keck с лазер. Изкуствената звезда се получава, когато светлината от 15-ватов лазер за боядисване причинява естествено срещащ се слой натриеви атоми да свети на около 90 км (56 мили) над земната повърхност. Ще са необходими още две години сложни изследвания и дизайн, преди лазерната система да бъде интегрирана в адаптивната оптика на Keck II.
В ранните сутрешни часове на 20 септември всички подсистеми най-накрая се събраха, за да разкрият уникалната способност на AO системата Keck LGS и нейния потенциал да разрешава изключително слаби обекти. Системата се заключва на звезда от 15-та величина, член на добре известна двоична библиотека T Tauri, наречена HK Tau и разкрива подробности за обиколката на диска на придружителя. Това беше първият път, когато адаптивна оптична система на много голям телескоп някога е използвала изкуствена водеща звезда за разрешаване на слаб обект.
Основно предизвикателство, с което се сблъска екипът на LGS AO, беше колко успешни ще бъдат усилията за интегриране и постигане на добри измервания на ефективността за всяка необходима подсистема. Загриженост за силата на лазера и неговото качествено място, работата на системата за управление на лазерния трафик, способността на новите сензори да заключват по-слабите водещи звезди и способността да оптимизира качеството на изображението чрез точно разбиране на отклоненията, които биха могли да не се измерва с помощта на лазерна водеща звезда, всички бяха включени в наблюдението на вечерта.
„Първата светлина беше превъзходно усилие на екипа“, каза д-р Петер Уизинович, ръководител на екипа за адаптивна оптика в W.M. „Беше много удовлетворително да направим всяка от многото подсистеми толкова добре при първия ни опит. За да цитирам Върджил, „Audentes Fortuna Juvat,“ съдбата благоприятства смелите. “
Качеството на първите светлинни изображения на LGS AO беше изключително високо. Докато беше заключена на звезда с 14-та величина, системата Keck LGS AO записа „съотношения Strehl“ от 36 процента (при 2,1 микрона дължина на вълната, 30-секундно време на експозиция, фигура 3), в сравнение с четири процента за некоригирани изображения. Коефициентите Strehl измерват степента, в която оптичната система се доближава до „дифракционно ограничено“ съвършенство или теоретичната граница на производителността на телескопа.
Друг показател за ефективността, „пълната ширина в половината максимум“ (FWHM), за тази звезда от 14-та величина е 50 мили-дъгови секунди, в сравнение с 183 мили-дъгови секунди за некоригираното изображение. Измерванията на FWHM помагат на астрономите да определят действителните ръбове на обекта, където откриването може да е неточно или трудно да се определи. Измерването на 50 милисекунди е приблизително еквивалентно на това да можете да различите двойка фарове на автомобили в Ню Йорк, докато стоите в Лос Анджелис.
През цялата вечер звездата на лазерния водач се държеше стабилно и ярко, като блести с приблизителна величина 9,5, около 25 пъти по-слаба от онова, което човешкото око може да вижда, но идеално за адаптивната оптична система на Кек за измерване и коригиране на атмосферните изкривявания.
Допълнителна работа е в ход, преди системата Keck LGS AO да може да се счита за напълно работеща. Системата Keck LGS AO ще бъде достъпна за наука с ограничен споделен риск през следващата година, с пълно внедряване в общността на потребителите на Keck през 2005 г.
„Дори само с този първи тест астрономите вече се стремят да използват лазерната система за водещи звезди за изучаване на далечни галактики с безпрецедентна разделителна способност и сила“, казва д-р Дейвид Льо Минянт, учен по адаптивна оптика в W.M. Обсерватория Кек, Калифорнийска асоциация за изследвания в астрономията. „До следващата година адаптивната оптика ще бъде използвана за изучаване на богатата история на формиране на ранните галактики.“
Значението на този пробив за световната астрономия беше обобщено от д-р Мат Маунтън, директорът на обсерваторията Близнаци, която управлява двойни 8-метрови телескопи, един на Мауна Кеа и един на Серо Пашон в Чили: „Това е критичен момент за цялата наземна астрономия, не само за сегашното ни поколение от осем до 10-метрови телескопи, но и за мечтите ни за 30-метрови телескопи. "
Членовете на екипа, отговорни за AO системата Keck LGS, са Антонин Бушес, Джейсън Чин, Адам Контос, Скот Хартман, Ерик Йохансон, Робърт Лафон, Дейвид Льо Миньянт, Крис Нейман, Пол Стомски, Дъг Самърс, Маркос ван Дам и Питър Уизинович, всички от WM Екипът изказа специални благодарности на своите сътрудници в LLNL: Ди Пинингтън, Къртис Браун и Пам Данфорт.
Системата за адаптивна оптична звезда с лазерно ръководство е финансирана от W.M. Фондация Кек.
The W.M. Keck Observatory се управлява от Калифорнийската асоциация за изследвания в астрономията, научно партньорство на Калифорнийския технологичен институт.
Оригинален източник: Keck News Release
