حقوق الصورة: ESO
اختبر فريق من المهندسين من المرصد الجنوبي الأوروبي مؤخرًا منشأة جديدة للبصريات التكيفية على التلسكوب الكبير جدًا (VLT) في مرصد بارانال في تشيلي. تعمل هذه التقنية على تكييف الصور التي تم التقاطها بواسطة التلسكوب لإزالة التشويه الناتج عن الغلاف الجوي للأرض. كأنهم رأوا من الفضاء. ستكون الخطوة التالية هي توصيل أنظمة مماثلة لجميع التلسكوبات في المنشأة ومن ثم توصيلها في مجموعة كبيرة. هذا يجب أن يسمح للمرصد بحل الأشياء أكثر خفوتًا 100 مرة من اليوم.
في 18 أبريل 2003 ، احتفل فريق من المهندسين من ESO بالإنجاز الناجح لـ "الضوء الأول" لمرفق البصريات التكيفية MACAO-VLTI على التلسكوب الكبير جدًا (VLT) في مرصد بارانال (تشيلي). هذا هو نظام البصريات التكيفية الثاني (AO) الذي تم تشغيله في هذا المرصد ، بعد منشأة NACO (ESO PR 25/01).
عادةً ما تكون حدة الصورة القابلة للتحقيق للتلسكوب الأرضي محدودة بسبب تأثير الاضطراب الجوي. ومع ذلك ، باستخدام تقنيات البصريات التكيفية (AO) ، يمكن التغلب على هذا العيب الرئيسي بحيث ينتج التلسكوب صورًا واضحة قدر الإمكان نظريًا ، أي كما لو كانت مأخوذة من الفضاء.
يشير اختصار "MACAO" إلى "البصريات التكيفية ذات الانحناء متعدد التطبيقات" والتي تشير إلى الطريقة الخاصة التي يتم بها إجراء التصحيحات البصرية التي "تزيل" التأثير الضبابي للاضطرابات الجوية.
تم تطوير مرفق MACAO-VLTI في ESO. إنه نظام معقد للغاية ، حيث سيتم تثبيت أربعة منها ، واحد لكل تلسكوب وحدة VLT مقاس 8.2 م ، أسفل التلسكوبات (في غرف Coud؟). تقوم هذه الأنظمة بتصحيح تشوهات الحزم الضوئية من التلسكوبات الكبيرة (التي يسببها الاضطراب الجوي) قبل توجيهها نحو التركيز المشترك في مقياس التداخل VLT (VLTI).
إن تركيب وحدات MACAO-VLTI الأربعة التي تم إنشاء الوحدة الأولى منها الآن ، لن يكون أقل من ثورة في قياس التداخل VLT. سوف ينتج عن ذلك زيادة هائلة في الكفاءة ، بسبب المكاسب المرتبطة بحساسية الـ VLTI بمقدار 100 مرة.
بعبارة بسيطة ، مع MACAO-VLTI ، سيكون من الممكن مراقبة الأجرام السماوية أكثر خفوتًا 100 مرة مما هي عليه الآن. سيتمكن الفلكيون قريبًا من الحصول على هامش تداخل مع VLTI (ESO PR 23/01) لعدد كبير من الأشياء حتى الآن بعيد المنال باستخدام تقنية المراقبة القوية هذه ، على سبيل المثال المجرات الخارجية. ستفتح الصور والأطياف عالية الدقة التي تلت ذلك منظورات جديدة تمامًا في البحث خارج المجرة وأيضًا في دراسات العديد من الأشياء الباهتة في مجرتنا ، درب التبانة.
خلال الفترة الحالية ، تم تركيب ودمج واختبار الأول من أربع مرافق MACAO-VLTI عن طريق سلسلة من الملاحظات. لهذه الاختبارات ، تم تطوير كاميرا الأشعة تحت الحمراء خصيصًا والتي سمحت بتقييم مفصل للأداء. كما قدم بعض المناظر الأولى الرائعة لأجسام سماوية مختلفة ، بعضها معروض هنا.
ماكاو - منشأة البصريات التكيفية متعددة التقوس
تعمل أنظمة البصريات التكيفية (AO) عن طريق مرآة مشوهة يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر (DM) والتي تتعارض مع تشوه الصورة الناتج عن الاضطراب الجوي. وهي تقوم على تصحيحات بصرية في الوقت الحقيقي محسوبة من بيانات الصورة التي تم الحصول عليها بواسطة "مستشعر واجهة الموجة" (كاميرا خاصة) بسرعة عالية للغاية ، مئات المرات في كل ثانية.
يستخدم نظام ESO متعدد التطبيقات لتقنيات الانحناء التكيفي (MACAO) مرآة مكونة من 60 عنصرًا قابلة للتشوه (DM) ومستشعر أمامي منحني مكون من 60 عنصرًا ، مع "ضربات قلب" تبلغ 350 هرتز (مرات في الثانية). مع قدرة التصحيح المكانية والزمانية العالية هذه ، تستطيع MACAO تقريبًا استعادة جودة الصورة الممكنة نظريًا ("محدودة الانعراج") لتلسكوب وحدة VLT مقاس 8.2 م في المنطقة القريبة من الأشعة تحت الحمراء من الطيف ، على طول موجي يبلغ حوالي 2؟ م. إن دقة الصورة الناتجة (الحدة) بترتيب 60 ملي-أركسيك هي تحسن بأكثر من عامل 10 مقارنة بالملاحظات القياسية المحدودة للرؤية. بدون الاستفادة من تقنية AO ، لا يمكن الحصول على حدة الصورة هذه إلا إذا تم وضع التلسكوب فوق الغلاف الجوي للأرض.
بدأ التطوير التقني لـ MACAO-VLTI بشكله الحالي في عام 1999 ومع مراجعات المشروع على فترات 6 أشهر ، وصل المشروع بسرعة إلى سرعة الإبحار. التصميم الفعال هو نتيجة للتعاون المثمر للغاية بين قسم AO في ESO والصناعة الأوروبية والذي ساهم في التصنيع الدؤوب للعديد من المكونات ذات التقنية العالية ، بما في ذلك bimorph DM مع 60 مشغلًا ، وحامل إمالة سريع الاستجابة آخرين كثر. تم افتراض التجميع والاختبارات وضبط الأداء لهذا النظام المعقد في الوقت الحقيقي من قبل موظفي ESO-Garching.
التثبيت في بارانال
وصلت الصناديق الأولى لشحنة 60 متر مكعب مع مكونات MACAO إلى مرصد Paranal في 12 مارس 2003. بعد ذلك بوقت قصير ، بدأ مهندسو وفنيو ESO التجميع المضني لهذا الجهاز المعقد ، تحت تلسكوب KUEYEN VLT 8.2-m ( سابقا UT2).
اتبعوا مخططًا مخططًا له بعناية ، يشمل تركيب الإلكترونيات وأنظمة تبريد المياه والمكونات الميكانيكية والبصرية. في النهاية ، أجروا المحاذاة البصرية المطلوبة ، حيث قدموا أداة مجمعة بالكامل قبل أسبوع واحد من ملاحظات الاختبار الأولى المخطط لها. قدم هذا الأسبوع الإضافي فرصة مرحب بها ومفيدة للغاية لإجراء العديد من الاختبارات والمعايرة تحضيرًا للملاحظات الفعلية.
AO لخدمة قياس التداخل
يجمع مقياس التداخل VLT (VLTI) بين ضوء النجوم الملتقط بواسطة اثنين أو أكثر من تلسكوبات وحدة VLT 8.2 (لاحقًا أيضًا من أربعة تلسكوبات مساعدة متحركة مقاس 1.8 متر) ويسمح بزيادة دقة الصورة بشكل كبير. يتم تجميع حزم الضوء من التلسكوبات "في الطور" (بشكل مترابط). بدءًا من المرايا الأولية ، يخضعون لانعكاسات عديدة على طول مساراتهم المختلفة على مسافات إجمالية تبلغ عدة مئات من الأمتار قبل أن يصلوا إلى مختبر التداخل حيث يتم دمجهم ضمن جزء من طول الموجة ، أي ضمن نانومتر!
إن مكاسب تقنية قياس التداخل هائلة - الجمع بين أشعة الضوء من تلسكوبين مفصولين بمسافة 100 متر يسمح بمراقبة التفاصيل التي لا يمكن حلها إلا من خلال تلسكوب واحد بقطر 100 متر. إن تقليل البيانات المعقدة ضروري لتفسير القياسات المتداخلة واستنتاج المعلمات المادية الهامة للأجسام المرصودة مثل أقطار النجوم ، وما إلى ذلك ، راجع. ESO PR 22/02.
يقيس VLTI درجة تماسك الحزم المجمعة كما يتم التعبير عنها من خلال التباين في نمط الهامش المتداخل الملاحظ. كلما زادت درجة التماسك بين الحزم الفردية ، زادت قوة الإشارة المقاسة. من خلال إزالة الانحرافات على جبهة الموجة التي قدمها الاضطراب الجوي ، تزيد أنظمة MACAO-VLTI بشكل كبير من كفاءة الجمع بين حزم التلسكوب الفردية.
في عملية قياس التداخل ، يجب حقن ضوء النجوم في ألياف بصرية صغيرة للغاية من أجل إنجاز وظيفتها ؛ قطرها 6 أمتار فقط (0.006 ملم). بدون إجراء "إعادة التركيز" الذي تقوم به شركة ماكاو ، لا يمكن حقن سوى جزء ضئيل من ضوء النجوم الذي تم التقاطه بواسطة التلسكوبات في الألياف ولن تعمل VLTI في ذروة الكفاءة التي صممت من أجلها.
سيسمح MACAO-VLTI الآن باكتساب عامل 100 في تدفق الضوء المحقون - سيتم اختبار هذا بالتفصيل عندما يعمل تلسكوبان من وحدة VLT ، كلاهما مجهزتين مع MACAO-VLTI ، معًا. ومع ذلك ، فإن الأداء الجيد جدًا الذي تم تحقيقه بالفعل مع النظام الأول يجعل المهندسين واثقين جدًا من أنه سيتم بالفعل تحقيق مكاسب من هذا الطلب. سيتم إجراء هذا الاختبار النهائي بمجرد تثبيت نظام MACAO-VLTI الثاني في وقت لاحق من هذا العام.
ضوء MACAO-VLTI الأول
بعد شهر واحد من أعمال التركيب واتباع الاختبارات عن طريق مصدر ضوء اصطناعي مثبت في تركيز Nasmyth في KUEYEN ، حصل MACAO-VLTI على "First Light" في 18 أبريل عندما تلقى ضوءًا "حقيقيًا" من العديد من الكائنات الفلكية.
خلال اختبارات الأداء السابقة لقياس تحسين الصورة (الحدة وتركيز طاقة الضوء) في النطاقات الطيفية القريبة من الأشعة تحت الحمراء عند 1.2 و 1.6 و 2.2 ميكرومتر ، تم فحص MACAO-VLTI عن طريق كاميرا اختبار بالأشعة تحت الحمراء مصممة خصيصًا لهذا الغرض الغرض من قبل ESO. كان هذا الاختبار الوسيط مطلوبًا لضمان الأداء الجيد لـ MACAO قبل استخدامه لتغذية حزمة الضوء المصححة في VLTI.
بعد بضع ليالٍ فقط من الاختبار والتحسين الأمثل لمختلف الوظائف والمعلمات التشغيلية ، كان MACAO-VLTI جاهزًا لاستخدامه في عمليات المراقبة الفلكية. تم التقاط الصور أدناه في ظل ظروف الرؤية المتوسطة وتوضح تحسين جودة الصورة عند استخدام MACAO-VLTI.
MACAO-VLTI - الصور الأولى
فيما يلي بعض الصور الأولى التي تم الحصول عليها باستخدام كاميرا الاختبار في أول نظام MACAO-VLTI ، مثبت الآن على تلسكوب VLT KUEYEN مقاس 8.2 م.
تظهر صور PR 12b-c / 03 الصورة الأولى في النطاق K بالأشعة تحت الحمراء (الطول الموجي 2.2 m م) لنجم (حجم مرئي 10) تم الحصول عليه بدون ومع تصحيح الصورة بواسطة البصريات التكيفية.
يعرض PR Photo 12d / 03 واحدة من أفضل الصور التي تم الحصول عليها باستخدام MACAO-VLTI خلال الاختبارات المبكرة. يظهر نسبة Strehl (قياس تركيز الضوء) التي تفي بالمواصفات التي تم بناء MACAO-VLTI وفقًا لها. يظهر هذا التحسن الهائل عند استخدام تقنيات AO بوضوح في PR Photo 12e / 03 ، مع عدم وضوح ملف تعريف الصورة غير المصحح (على اليسار) عند مقارنته بالملف الشخصي المصحح (على اليمين).
يوضح PR Photo 11f / 03 قدرات التصحيح لـ MACAO-VLTI عند استخدام نجمة دليل باهتة. أظهرت الاختبارات التي تستخدم أنواعًا طيفية مختلفة أن الحجم البصري المحدود يتراوح بين 16 للنجوم المبكرة من النوع B وحوالي 18 للنجوم المتأخرة من النوع M.
الأجسام الفلكية المشاهدة عند حد الحيود
تم الحصول على الأمثلة التالية من ملاحظات MACAO-VLTI لشيئين فلكيين معروفين من أجل التقييم المؤقت لفرص البحث التي تفتح الآن مع MACAO-VLTI. يمكن مقارنتها مع الصور الفضائية.
مركز المجرة
يقع مركز مجرتنا في كوكبة القوس على مسافة تقارب 30.000 سنة ضوئية. تُظهر PR Photo 12h / 03 عرضًا بالأشعة تحت الحمراء قصير التعرض لهذه المنطقة ، تم الحصول عليه بواسطة MACAO-VLTI خلال مرحلة الاختبار المبكرة.
توفر ملاحظات AO الأخيرة باستخدام منشأة NACO في VLT دليلاً مقنعًا على وجود ثقب أسود فائق الكتلة مع 2.6 مليون كتلة شمسية في المركز ، راجع. ESO PR 17/02. هذه النتيجة ، استنادًا إلى الملاحظات الفلكية لنجم يدور حول الثقب الأسود ويقترب منه إلى مسافة 17 ساعة ضوئية فقط ، لم تكن لتتحقق بدون صور ذات دقة حيود محدودة.
إيتا كارينا
Eta Carinae هو واحد من أثقل النجوم المعروفة ، مع كتلة ربما تتجاوز 100 كتلة شمسية. إنها أكثر سطوعًا بنحو 4 ملايين مرة من الشمس ، مما يجعلها واحدة من أكثر النجوم المضيئة المعروفة.
هذا النجم الضخم له عمر قصير نسبيًا يبلغ حوالي مليون سنة فقط و - مقاسة في الجدول الزمني الكوني - يجب أن تكون إيتا كارينا قد تكونت مؤخرًا جدًا. هذا النجم غير مستقر للغاية وعرضة للانفجارات العنيفة. سببها الضغط الإشعاعي العالي جدًا في الطبقات العليا للنجم ، والذي ينفخ أجزاء كبيرة من المادة عند "السطح" في الفضاء أثناء الانفجارات العنيفة التي قد تستمر لعدة سنوات. وقعت آخر هذه الانفجارات بين 1835 و 1855 وبلغت ذروتها في عام 1843. على الرغم من المسافة الكبيرة نسبيًا - حوالي 7500 إلى 10000 سنة ضوئية - أصبحت إيتا كارينا لفترة وجيزة ثاني أكثر النجوم سطوعًا في السماء في ذلك الوقت (مع حجم واضح -1 ) ، تجاوزها فقط سيريوس.
فروستي ليو
Frosty Leo هو نجم بحجم 11 (بعد AGB) محاط بغلاف من الغاز والغبار وكميات كبيرة من الجليد (ومن هنا جاء الاسم). السديم المصاحب له شكل "الفراشة" (مورفولوجيا ثنائي القطب) وهو أحد أشهر الأمثلة للمرحلة الانتقالية الوجيزة بين مرحلتين تطوريتين متأخرتين ، فرع عملاق مقارب (AGB) وسدم كوكبية لاحقة (PNe).
بالنسبة لجسم ثلاثي الكتلة الشمسية مثل هذه ، يعتقد أن هذه المرحلة تستمر فقط بضعة آلاف من السنين ، غمزة عين في حياة النجم. وبالتالي ، فإن مثل هذه الأشياء نادرة جدًا و Frosty Leo هي واحدة من أقرب وألمع من بينها.
المصدر الأصلي: ESO News Release
