Pildikrediit :: Keck
10-meetrine Keck II observatoorium astus hiljuti olulise sammu edasi, kui alustas oma uue adaptiivse optikasüsteemiga vaatlusi. Süsteem kasutab laseri abil võltstähe loomiseks taevast umbes 90 kilomeetrit ülespoole - arvuti saab selle abil arvutada, kuidas eemaldada atmosfäärihäiringute mõju. Adaptiivset optikat on kasutatud väiksemates teleskoopides, kuid see on esimene kord, kui seda kasutatakse nii suure teleskoobiga kui võimas Keck II; observatooriumi kohandamine võttis aega üheksa aastat.
Astronoomiaajaloo oluline verstapost leidis aset hiljuti W.M. Kecki observatoorium, kui teadlased kasutasid esimest korda Keck II 10-meetrise teleskoobi jaoks kunstliku juhttähe loomiseks laserit, et korrigeerida tähe hägustumist adaptiivse optikaga (AO). Laserjuhtimistähti on kasutatud väiksematel teleskoopidel, kuid see on nende esimene edukas kasutamine maailma suurimate teleskoopide praegusel põlvkonnal. Saadud pilt (joonis 1), mis on jäädvustatud NIRC2 infrapunakaamera abil, oli esimene laserjuhtimisega tähe adaptiivse optika (LGS AO) süsteemi demonstreerimine suurel teleskoobil. Kui see on valmis, tähistab LGS AO süsteem astronoomia uut ajajärku, kus astronoomid saavad adaptiivse optika selgusega näha taevas praktiliselt ükskõik millist objekti.
"See on üks tänuväärt hetki kogu minu Kecki-aasta jooksul," meenutas W.M.-i dr dr Frederic Chaffee. Kecki observatooriumis tehti vaatlusi õhtul. „Nagu iga positiivne esimene kerge tulemus, on ka enne süsteemi toimimisvõimeliseks muutmist palju ära teha. Kuid nagu iga positiivne esimene kerge tulemus, näitab see, et seda saab teha, ja annab meile suure optimismi, et meie eesmärgid pole mitte võimatud unistused, vaid hoopis saavutatavad reaalsused. ”
Adaptiivne optika on tehnika, mis on revolutsiooniliselt muutnud maapealse astronoomia tänu oma võimele eemaldada maakera atmosfäärist põhjustatud tähevalguse hägustumine. Selle nõue, et uuritava teadusobjektiga samal vaateväljal on suhteliselt hele “juhttäht”, on üldiselt piiranud AO kasutamist umbes ühe protsendini taevaobjektidest.
Selle piirangu ületamiseks tegi 1994. aastal W.M. Kecki observatoorium alustas kunstliku juhendtähtede süsteemi väljatöötamiseks koostööd Lawrence Livermore National Labsiga (LLNL). Kasutades laseriga virtuaalse tähe loomiseks, astronoomid saavad kohandatud optikaga uurida mis tahes objekti palju õhemate (kuni 19. suurusjärgu) objektide läheduses ja vähendada selle sõltuvust eredatest, looduslikult esinevatest juhttähtedest. See suurendab Kecki adaptiivse optikasüsteemi taeva katvust hinnanguliselt ühe protsendini kõigist taevaobjektidest rohkem kui 80 protsendini.
"See uus võimalus kasutada suure teleskoobiga laserjuhikut on kutsunud astronoome üles uurima öist taevast palju põhjalikumalt," ütles W.M-i optikainsener Adam Contos. Kecki observatoorium. "Tulevikus loodan, et enamik suuremaid vaatluskeskusi paigaldab sarnaseid süsteeme, et kasutada ära nende AO võimete uskumatut täiendust."
Jaanuaris 2001, pärast enam kui seitsmeaastast arendustööd, tähistasid Kecki ja LLNLi meeskonnad Kecki laserjuhttärnisüsteemi valmimist. Kunstlik täht tekib siis, kui 15-vatise värvilaseriga tekitatud valgus põhjustab looduslikult esineva naatriumi aatomite kihi hõõgumist umbes 90 km (56 miili) kõrgusel maapinnast. Enne lasersüsteemi integreerimist Keck II adaptiivsesse optikasüsteemi kuluks veel kaks aastat keerulist uurimist ja kavandamist.
20. septembri varajastel hommikutundidel tulid kõik alamsüsteemid lõpuks kokku, et näidata Keck LGS AO süsteemi ainulaadset võimet ja selle potentsiaali lahendada äärmiselt nõrke objekte. Süsteem lukustus 15. magnituuditähega, tuntud T Tauri binaari nimega HK Tau liige ja paljastas kaastähe ringikujulise ketta üksikasjad. See oli esimene kord, kui väga suure teleskoobi adaptiivne optikasüsteem kasutas kunagi nõrga objekti lahendamiseks kunstlikku juhitähte.
Peamine väljakutse, millega LGS AO meeskond silmitsi seisis, oli see, kui edukas oleks iga vajaliku alamsüsteemi integreerimine ja heade jõudlusmõõtmiste saavutamine. Mures laseri võimsuse ja selle täppiskvaliteedi, liikluse juhtimise lasersüsteemi juhtimise, uute andurite võime pärast lukustada õhemaid juhttähti ja võime optimeerida pildikvaliteeti võimalike aberratsioonide täpse mõistmise kaudu kuna neid ei mõõdetud laserjuhtimistähe abil, arvestati kõik õhtuse vaatlusega.
"Esimene tuli oli meeskonna suurepärane ettevõtmine," ütles W.M.-i adaptiivse optika meeskonna juht dr Peter Wizinowich. „Oli väga hea meel, kui paljud neist allsüsteemidest meie esimesel katsel nii hästi toimisid. Kui tsiteerida Virgilit, Audentese Fortuna Juvatit, on varandus julge.
LGS AO esimeste heledate piltide kvaliteet oli äärmiselt kõrge. Kui see on lukustatud 14. suurusjärgu tähega, registreeris Keck LGS AO süsteem Strehli suhteid 36 protsenti (lainepikkusel 2,1 mikronit, 30-sekundiline säriaeg, joonis 3), võrreldes nelja protsendiga korrigeerimata piltide korral. Strehli suhtarvud mõõdavad, mil määral optiline süsteem läheneb teleskoobi „difraktsioonipiiranguga” täiuslikkusele või teoreetilisele jõudluse piirile.
Teine jõudlusmõõdik, täislaius maksimaalselt poolel (FWHM), oli selle 14. magnituuditähe korral 50 millisekundi sekundis, võrreldes 183 milli kaaresekundiga korrigeerimata pildi korral. FWHM-i mõõtmised aitavad astronoomidel tuvastada objekti tegelikke servi, kus tuvastamine võib olla ebatäpne või raskesti määratav. 50 milli-kaaresekundi mõõtmine on umbes samaväärne sellega, kui suudame New Yorgis Los Angeleses seistes auto esilaternaid eristada.
Terve õhtu vältel oli laserjuhik stabiilne ja särav, särades umbes 9,5-kordse suurusjärguga, umbes 25 korda nõrgem, kui inimsilm näeb, kuid sobib ideaalselt Kecki adaptiivse optikasüsteemi abil atmosfääri moonutuste mõõtmiseks ja parandamiseks.
Enne Keck LGS AO süsteemi täieliku töökõlblikuks saamist on käimas lisatööd. Keck LGS AO süsteem on järgmisel aastal saadaval piiratud jagatud riskiga teaduste jaoks koos täieliku juurutamisega Kecki kasutajaskonda 2005. aastal.
"Isegi just selle esimese testi järel soovivad astronoomid juba laser-juhtseadmete süsteemi kasutamist enneolematu eraldusvõime ja võimsusega kaugete galaktikate uurimiseks," ütles W.M.-i adaptiivse optikainstrumentide teadlane dr David Le Mignant. California astronoomiauuringute ühingu Kecki observatoorium. "Järgmiseks aastaks kasutatakse varajaliste galaktikate rikkaliku moodustumise ajaloo uurimiseks adaptiivset optikat."
Selle läbimurde olulisust kogu maailma astronoomias võttis kokku Gemini observatooriumi direktor dr Matt Mountain, kes opereerib kaks kaheksameetrist teleskoopi, üks Mauna Keas ja teine Cerro Pachonis Tšiilis: „See on kriitiline verstapost kogu maapealse astronoomia jaoks, mitte ainult meie praeguse kaheksa kuni kümne meetri klassi teleskoopide jaoks, vaid ka unistuste jaoks 30-meetristest teleskoopidest. ”
Keck LGS AO süsteemi eest vastutavad meeskonnaliikmed on Antonin Bouchez, Jason Chin, Adam Contos, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Chris Neyman, Paul Stomski, Doug Summers, Marcos van Dam ja Peter Wizinowich. WM-ist Meeskond tänas eriliselt tänu oma koostööpartneritele LLNL-is: Dee Penningtonile, Curtis Brownile ja Pam Danforthile.
Laserjuhi tähe adaptiivset optikasüsteemi rahastas W.M. Kecki sihtasutus.
W.M. Kecki observatooriumi haldab California astronoomiauuringute assotsiatsioon, California Tehnoloogiainstituudi teaduspartnerlus.
Algne allikas: Kecki pressiteade
