Pildikrediit: UC Berkeley
California ülikooli Berkeley ülikoolis on astronoomid kasutanud hiljuti paigaldatud laserjuhiste tähesüsteemi UC Licki observatooriumis, et saada teravaid, pilguvabu pilte kaugete massiivsete tähtede nõrkadest tolmustest ketastest. Piltidelt on selgelt näha, et päikesest kaks kuni kolm korda suuremad tähed moodustuvad samamoodi nagu päikesetüüpi tähed - ketrale variseva keeriseva sfäärilise pilve sees, nagu see, millest päike ja tema planeedid välja kerkisid.
Kollane laserikiir, mis läbistas taeva Lick observatooriumi kohal, hakkas möödunud aastal 10-suu Shane teleskoobis tööle, laiendades teleskoobi nn kummist peeglisüsteemi, mida nimetatakse adaptiivseks optikaks, kasutamist kogu öises taevas. Laseri lisamine muudab Licki ainsaks observatooriumiks, mis pakub rutiinseks kasutamiseks laserjuhikut.
UC Berkeley meeskond ja tema kolleegid UC Santa Cruzi adaptiivse optika keskuses ja Lawrence Livermore'i riiklikus laboris (LLNL) teatavad oma tulemustest ajakirja Science 27. veebruari numbris.
„Meie päikese sarnaste tähtede paradigma on pilve gravitatsiooniline kokkuvarisemine protostari ja pannkoogitaolise akrüülkettaga, kuid seal on mingi mass, mille korral see ei toimi - tähe heledus muutub ketta katkestamiseks piisavaks ja see laguneb nii kiiresti, kui kokku tõmbab, ”ütles UC Berkeley astronoomiaprofessor James R. Graham. "Meie andmed näitavad, et standardmudelite paradigma töötab tähekeste puhul, mis on kaks kuni kolm korda massiivsemad kui päike."
"Ilma adaptiivse optikata näeksime maapinnast vaid suurt udust plekki ega suudaks tuvastada ühtegi allika ümber olevat peent struktuuri," lisas UC Berkeley kraadiõppur Marshall D. Perrin. "Meie tähelepanekud toetavad tugevalt kujunevat vaadet, mille moodustuvad madala ja keskmise massiga tähed sarnasel viisil."
Licki Shane'i teleskoobile lisati 1996. aastal adaptiivne optikasüsteem, mis eemaldab atmosfääri turbulentsi hägused efektid. Kuid nagu kõigi teiste tänapäeval kasutatavate adaptiivse optikaga teleskoopide, sealhulgas kahekordse 10-meetrise Keck-teleskoobiga Hawaiil, on ka Licki teleskoop olnud. hägususe eemaldamiseks vajaliku teabe saamiseks tugineda vaateväljas heledatele tähtedele. Ainult umbes 10–10 protsenti taevas olevatest objektidest asub ereda tähe läheduses piisavalt, et selline „loomulik“ juhtetähtede süsteem toimiks.
Naatriumvärvlaser, mille on välja töötanud ässlaser-teadlased Deanna M. Pennington ja LLNL-i Herbert Friedman, viimistleb lõpuks adaptiivse optikasüsteemi, nii et astronoomid saavad seda kasutada taeva mis tahes osa vaatamiseks, sõltumata sellest, kas läheduses on ere täht või mitte.
Lick-teleskoobi auku kinnitades laseb laser umbes 60 miili läbi turbulentse tsooni ülemise atmosfääri kitsasse kiirt, kus laservalgus stimuleerib naatriumi aatomeid neelama ja uuesti kiirgama sama värvi valgust. Naatrium tuleb mikrometeoriitidest, mis Maa atmosfääri sisenedes leegivad välja ja aurustuvad.
Atmosfääri tekitatud kollane hõõguv koht on võrdne 9. magnituuditähega - umbes 40 korda õhem kui inimsilm näeb. Sellegipoolest pakub see püsivat valgusallikat sama tõhusalt kui eredalt kauge täht.
„Me kasutame seda valgust atmosfääri turbulentsi mõõtmiseks meie teleskoobi kohal sadu kordi sekundis ja seejärel kasutame seda teavet spetsiaalse elastse peegli kujundamiseks nii, et kui valgus, nii laserist kui ka sihtmärgilt, olete vaadates, põrkub selle pealt ära, turbulentsi mõjud eemalduvad, ”ütles UC Santa Cruzi astronoomia ja astrofüüsika professor Claire Max, adaptiivse optika keskuse asedirektor ja LLNL-i teadur, kes on töötanud rohkem kui 10 aastat laserjuhttähtede süsteemi väljatöötamiseks.
Selle süsteemi ühes esimestest katsetest pöörasid Graham ja Perrin teleskoobi haruldaste noorte, massiivsete tähtede nimega Herbig Ae / Be tähtedeks, mis on maapinnast hägused ja tavaliselt liiga nõrgad, et neid loodusliku juhendtähe adaptiivse optika abil pildistada saaks. Arvatakse, et Herbig Ae / Be tähed, mille mass on 1,5–10 korda suurem kui päike ja arvatavasti vähem kui 10 miljonit aastat vanad, on massiivsete tähtede algus - tähed, mis lõppevad nagu kuumad, A-tüüpi tähed Sirius ja Vega. Herbig Ae / Be tähed loetles aastaid tagasi UC Santa Cruzi astronoom George Herbig, nüüd Hawaii ülikoolis.
Herbig Ae / Be tähtedest kõige massiivsemad pakuvad suurt huvi, sest just nemad läbivad supernoova plahvatusi, mis külvavad galaktikat raskete aatomitega, muutes võimalikuks tahked planeedid ja isegi elu. Need käivitavad ka tähtede moodustumise läheduses asuvates pilvedes.
See, mida astronoomid nägid, oli väga sarnane teadaoleva pildiga T Tauri tähtedest, mis on tähtede kujunemisjärgud kuni 50 protsenti suuremad kui meie päike ja kuni 100 miljonit aastat vanad. Kahe Herbig Ae / Be tähe piltidel on selgelt näha iga tähte poolitav tume joon, mille põhjuseks on ketas, mis blokeerib tähe ereda pimestamise, ning tähte ja ketast ümbritsev tolmu ja gaasi hõõguv sfääriline halo. Igas tähes võib akrüülketta ketast välja tulla kaks gaasi ja tolmu joa.
Kaks tähte, mis on kataloogitud kui LkH (198 ja LkH (233 (Lick vesiniku-alfaallikad)), asuvad Linnutee galaktika kauges piirkonnas vastavalt 2000 ja 3400 valgusaasta kaugusel.
"Protostellaarsest pilvest pärit materjal ei saa otse imikutähte langeda, nii et see maandub kõigepealt akretsiooniketasse ja liigub ainult sissepoole, et langeda tähe alla pärast seda, kui see on oma nurkkiiruse ära lasknud," selgitas Perrin. See nurkkiiruse siirde protsess koos magnetväljade arenguga viib bipolaarsete väljavoolude käivitamiseni. Need väljavoolud puhastavad ümbriku lõpuks ära, jättes vastsündinud tähe ümbritsema akretsioonkettaga. Mõne miljoni aasta jooksul on ülejäänud kettal olev materjal akrediteeritud, jättes endast järele vaid noore tähe. ”
Perrin lisas, et Hubble'i kosmoseteleskoop on esitanud „väga selged ja ühemõttelised kujutised ketastest ja väljavooludest T Tauri tähtede ümber”, kinnitades teooriaid selliste tähtede moodustumise kohta nagu meie päike. Kuid Herbig Ae / Be tähtede suhtelise harulduse tõttu pole nende tähtede kohta seni selgeid andmeid olnud.
Astronoomid on teinud ettepaneku, et väga massiivsed tähed moodustuvad kahe või enama tähe kokkupõrkest või turbulentses pilves, erinevalt keerisevast akretsioonkettast. Huvitaval kombel osutusid Grahami ja Perrini samal õhtul pildil olev kolmas täht kaheks päikesesarnaseks täheks, mille vahel oli gaasi ja tolmu pael, mis näis kahtlaselt nagu üks täht, mis teist hõivab.
Graham loodab pildistada massiivsemaid Herbig Ae / Be tähti, et näha, kas tavaline tähtede moodustamise mudel laieneb veelgi suurematele tähtedele. Herbig Ae / Be tähtede detailsed kujutised võlgnevad uuele laserjuhtivuse tähesüsteemile sama palju kui Perrini ehitatud ja infrapunakiirguse lähikontroll-polarimeetrile, mis on lisatud teleskoobile juba paigaldatud Berkeley infrapunakaamerasse (IRCAL).
"Ilma polarimeetrita varjab tähtedest tulev valgus suuresti nende ümber olevaid struktuure," ütles Perrin. “Polarimeeter eraldab polariseerimata tähevalguse polariseeritud hajutatud valguse ümmargusest tolmust, mis suurendab selle tolmu tuvastatavust. Nüüd, kui oleme selle tehnika Lickis välja töötanud, on võimalik seda laiendada 10-meetristele Kecki teleskoopidele, kui sealne laserjuhtivuse tähesüsteem töötab. "
Polarimeeter jagab valguse pildilt kaheks polarisatsiooniks, kasutades uut tüüpi kahekihilist kristalli, mis koosneb liitiumist, ütriumist ja fluorist (LiYF4), mis on tänaseni kasutatavate kaltsiidikristallide võrdlus.
Paljud teised rühmad töötavad välja laseridena, mida saaks kasutada juhttähtedena, kuid Maxi rühm on konkurentidest ees olnud juba pärast selle kontseptsiooni esmakordset demonstreerimist 1990ndate alguses Livermore'is. Sellest ajast alates on ta koos kolleegidega täiustanud laserit ja tarkvara, mis võimaldab peeglit - Ricki 120-tollise teleskoobi puhul 3-tollise teisese peegli põhiteleskoobi sees - painutada just paremale, et tõmblemine eemaldada. tähed.
11–12-vatine laser on naatriumvärvlaser, mis on häälestatud sagedusele, mis erutab atmosfääris külmi naatriumi aatomeid. Värvlaserit pumbatakse rohelise neodüümi YAG-laseriga, mis on suurem vend hõlpsalt saadaolevate roheliste millivattide laser-näpunäidete jaoks.
"Põhjus, miks me saame laserjuhtimisega tähesüsteemiga nüüd teadust teha, on see, et selle töökindlus ja kasutatavus on nii palju paranenud," ütles Graham. "Laser avab adaptiivse optika palju suuremale kogukonnale."
"Arvan, et see saab olema Lickis tööhobuste instrument," lisas Max. “Laser ise ja adaptiivse optikasüsteemi riistvara on üsna stabiilsed ja üsna robustsed. Mis nüüd saab, on see, et inimesed hakkavad sellega astronoomiat tegema, nad hakkavad välja töötama uusi tehnikaid, et seda jälgida, proovida seda uut tüüpi objektidel. Tavaliselt tuleb hea astronoom ja teeb teie instrumendiga asju, mida te pole kunagi ette kujutanud. ”
Max ja tema kolleegid on Hawaiil Kecki teleskoopides katsetanud identset laserjuhiste tähesüsteemi, kuid see pole veel rutiinseks kasutamiseks valmis, ütles ta.
"Keck kasutab sama tehnoloogiat, mis meil Lickis," ütles Max. “Ma loodan, et näen seda üldist tehnoloogiat enamikul teleskoopidel, kuid erinevat tüüpi laseritega. Inimesed leiutavad uut tüüpi lasereid paremale ja vasakule, nii et ma arvan, et mäng jääb alles.
Teised teadusartiklite autorid, peale Grahami, Perrini, Maxi ja Penningtoni, on seotud Riikliku Teadusfondi adaptiivse optika keskusega, mille keskpunkt on UC Santa Cruz: UC Berkeley astronoom Paul Kalas, James P. Lloyd California Tehnoloogiainstituut, Donald T. Gavel UC Santa Cruzi adaptiivse optika laborist ja Elinor L. Gates UC vaatluskeskustest / Lick Observatory.
Laseri juhttähe vaatlusi ja arendamist rahastasid Riiklik Teadusfond ja USA energeetikaosakond.
Algne allikas: UC Berkeley pressiteade
