Największy obecnie teleskop optyczny świata VLT wykonał pierwsze obrazy z użyciem nowej techniki adaptacji optycznej zwanej tomografią laserową. Efekty tego ulepszenia są spektakularne. Na przykładzie Neptuna widać, jak nowy moduł poprawia ostrość zdjęć odległych obiektów i może konkurować z Kosmicznym Teleskopem Hubble’a, któremu nie przeszkadza ziemska atmosfera.

Obraz Neptuna uzyskany z teleskopu VLT. (ESO/P. Weilbacher (AIP))

Teleskop VLT - wzrok ziemskiej astronomii

Zanim przejdziemy do szczegółów tego technologicznego osiągnięcia i ich konsekwencji, napiszę krótko o samym teleskopie. VLT to najbardziej zaawansowany instrument optyczny do naziemnej obserwacji astronomicznej. Składa się z 4 dużych teleskopów, każdy o średnicy 8,2 m oraz czterech mniejszych mobilnych urządzeń o średnicach 1,8 m.

Teleskopy te są położone w Obserwatorium Paranal w chilijskich Andach. Teleskopy sieci VLT są często wykorzystywane jako interferometr - czyli taki zestaw czterech teleskopów połączonych wirtualnie w jedno wielkie urządzenie. Dzięki takiemu zestawieniu można oglądać np. Księżyc z rozdzielczością poniżej 1 m! Aby taki interferometr działał pod teleskopami wybudowana jest sieć tuneli z lustrami, które łączą światło z teleskopów do wspólnej aparatury odbiorczej.

Więcej o teleskopie VLT możecie dowiedzieć się, oglądając jeden z odcinków Astronarium - bardzo dobrego programu poświęconemu badaniom kosmosu.

Spektakularna ostrość

Aby uzmysłowić sobie jak wielki krok naprzód postawiono implementując nowy moduł adaptacji optycznej, wystarczy spojrzeć na te dwa zdjęcia porównawcze:

ESO/P. Weilbacher (AIP)

Na pierwszym po lewej widzimy Neptuna wykonanego przez jeden z teleskopów VLT, który korzysta z nowego modułu, po prawej ta sama planeta z wyłączoną adaptacją.

Równie imponująco wypada porównanie obrazów gromady gwiazd NGC 6388. Po lewej stronie widzimy gromadę w wykonaniu teleskopu w trybie szerokiego widzenia, bez adaptacji. Na środku obszar centralny z pierwszego zdjęcia w powiększeniu. Po prawej zaś stronie ten sam powiększony obszar w trybie wąskiego widzenia z uruchomioną optyką adaptacyjną.

ESO/S. Kammann (LJMU)

Niżej jeszcze porównanie fotografii Neptuna z usprawnionego VLT (po lewej) i Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (po prawej).

ESO/P. Weilbacher (AIP)/NASA, ESA, and M.H. Wong and J. Tollefson (UC Berkeley)

Jak uzyskano tak ostry obraz?

Bardzo dużo profesjonalnych teleskopów budowana jest w terenie górzystym, z dala od cywilizacji, gdzie suche powietrze i niemal całkowity brak opadów dają najlepsze warunki do prowadzenia obserwacji. Mimo tych starań, nawet najlepsze miejsca na naszej planecie nie są tak dobre jak kosmiczna próżnia.

Turbulencje występujące w atmosferze powodują, że także teleskop VLT, zbudowany na wysokości ponad 2600 m rejestruje rozmazany obraz. Inżynierowie znaleźli na to sposób wykorzystując adaptację optyczną - technikę wykorzystującą odkształcające się zwierciadła w teleskopie, sterowane przez komputery, które mogą wyostrzyć obrazy z kosmosu.

Aby lustro wiedziało jak ma się odkształcać, musi używać jakiegoś punktu odniesienia - bardzo jasnej gwiazdy, której światło wskaże na stopień turbulencji w atmosferze. Europejskie Obserwatorium Południowe, które jest właścicielem teleskopu VLT jest liderem w rozwoju technologii optycznej adaptacji, w której takim obiektem referencyjnym nie jest gwiazda, ale mocny laser świecący w niebo.

Wreszcie udało się przetestować nowy podsystem tego rodzaju - 4LGSF - zamontowany na teleskopie UT 4 zespołu teleskopów VLT. 4LGSF składa się z czterech laserów sodowych. Lasery świecą pomarańczowymi wiązkami o średnicy 30 cm do wysokości aż około 80-100 km. Tam światło odbija się w warstwie sodowej ziemskiej atmosfery i tworzy “sztuczne gwiazdy”, które następnie są wychwytywane przez kwartet specjalnych sensorów. Czoło odbijanych fal elektromagnetycznych jest następnie analizowane w czasie rzeczywistym przez komputer. Dalej lustra teleskopu są odpowiednio kształtowane, by przeciwdziałać atmosferycznym turbulencjom.

Złożony system adaptacyjny w połączeniu ze spektrografem MUSE dało rezultaty, które możecie podziwiać wyżej. MUSE to odbiornik danych z teleskopu, zamontowany na egzemplarzu UT 4. Jest to spektrograf zintegrowanego pola, który pozwala na tworzenie mapy obserwowanych obiektów, gdzie każdy piksel zawiera informację o intensywności światła o różnym kolorze.

Więcej o spektroskopii możecie przeczytać w świetnej serii użytkownika @barbarossastudio

I to właśnie detektor MUSE mógł jako pierwszy przekonać się na własnej skórze (albo raczej na matrycy) co potrafi zrobić nowy moduł adaptacyjnej optyki. MUSE może pracować z ulepszoną optyką w dwóch trybach: szerokiego i wąskiego pola widzenia. Przy szerokim widzeniu nowy moduł adaptacyjny jest w stanie zniwelować efekty turbulencji do wysokości 1 km nad teleskopem. Tryb wąskiego pola widzenia może z kolei usunąć efekty atmosfery niemal całkowicie! I to jest właśnie powód, dla którego zdjęcia Neptuna są równie dokładne z VLT jak z krążącego wokół ZIemi Kosmicznego Teleskopu Hubble’a.

Możemy spodziewać się wielu ciekawych odkryć za sprawą nowej optyki. Z podobnych rozwiązań korzystają już inne kamery w kompleksie VLT. Podobny system zostanie też zbudowany dla Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu, którego budowa trwa w Chile.

Więcej informacji:

• informacja prasowa ESO o osiągnięciu
• więcej informacji o teleskopie VLT

---

---

@customuser

Jeżeli jesteś zainteresowany najnowszymi wieściami z eksploracji kosmosu, obserwuj mnie na Steemit!
Piszę też regularnie dla portalu Urania-Postępy Astronomii