Výkonné zařízení adaptivní optiky MUSE na Yepun (UT4)

Pozoruhodné zlepšení v ostrosti obrázku z MUSE

Yepun (UT4), jeden z hlavních dalekohledů VLT, se proměnil v plně adaptivní teleskop. Po více než dekádě plánování, stavby a testování bylo na přístroji MUSE uvedeno do provozu nové zařízení adaptivní optiky (AOF) a vytvořilo neuvěřitelné ostré obrazy planetárních mlhovin a galaxií. Spojení AOF a MUSE vytvořilo jeden z nejmodernějších a nejvýkonnějších systémů, které kdy byly pro pozemní astronomii postaveny.

AOF (Adaptive Optics Facility, zařízení adaptivní optiky) je jeden z dlouhodobých projektů na dalekohledu ESO/VLT. Měl by poskytnout systém adaptivní optiky přístrojům na hlavním dalekohledu 4 (UT4). Prvním z nich je MUSE (the Multi Unit Spectroscopic Explorer) [1]. Adaptivní optika má za úkol kompenzovat rozmazávací efekt zemské atmosféry, díky čemuž MUSE dokáže pořídit dvakrát ostřejší obrazy než původně. MUSE teď může sledovat ještě slabší objekty ve vesmíru.

Po mnoha testech nového systému byli astronomové odměněni sérií úžasných obrázků. Pozorovali planetární mlhovinu IC 4406 v souhvězdí Vlka (Lupus) a NGC 6369 v souhvězdí Hadonoše (Ophiuchus). Pozorování MUSE s AOF ukázala dramatické zlepšní v ostrosti obrazu, které jsou vidět např. v doposud neviděných obálek v IC 4406 [2].

Čtěte také: První světlo pro přístroj MUSE; výkonný spektrograf byl úspěšně…

"Teď, díky AOF, mohou astronomové získat kvalitní obrázky, i když nejsou ideální povětrnostní podmínky," vysvětluje Harald Kuntschner, projektový vědec AOF v ESO.

AOF, které tato pozorování umožnilo, se skládá z mnoha částí. K nim patří 4LGSF (Four Laser Guide Star Facility) a velmi tenké deformovatelné sekundární zrcadlo UT4 [3] [4]. 4LGSF září čtyřmi 22wattovými laserovými paprsky do nebe, aby donutilo zasvítit sodíkové atomy v horní atmosféře. Tyto záblesky se pak pozorují sensory v modulu adaptivní optiky GALACSI (Ground Atmospheric Layer Adaptive Corrector for Spectroscopic Imaging) a využijí pro určení atmosférických podmínek.

Tisíckrát za sekundu počítá systém AOF korekce, pomocí kterých se mění tvar deformovatelného sekundárního zrcadla, aby se kompenzoval rušící vliv atmosféry na obraz. Přesněji, GALACSI se zabývá turbulencí ve vrstvě atmosféry do jednoho kilometru nad dalekohledem. V závislosti na podmínkách se atmosferická turbulence může měnit s nadmořskou výškou, ale studie ukazují, že největší vliv má turbulence v "přízemních" vrstvách.

"Systém AOF je vlastně ekvivalentní posunu VLT o nějakých 900 metrů nahoru, nad nejturbulentnější vrstvu atmosféry," vysvětluje Robin Arsenault, projektový manažer AOF. "V minulosti, když jsme chtěli ostřejší obraz, museli jsme najít lepší místo anebo kosmický dalekohled. Ale teď s AOF si můžeme lepší podmínky vyrobit na místě a za zlomek ceny."

Korekce, které provádí AOF, okamžitě a kontinuálně zlepšují kvalitu obrazu tím, že soustředí světlo do ostřejších obrazů. Díky tomu může MUSE rozlišit slabší hvězdy než dříve. V současnosti poskytuje GALACSI korekci přes široké zorné pole, ale je to jen rvní krok v instalaci adaptivní optiky na MUSE. Druhá varianta fungování GALACSI se připravuje a měla by začít pracovat začátkem roku 2018. Tato varianta pro úzké zorné pole bude korigovat turbulence v jakékoli výšce, což umožní ještě větší rozlišení na malém pozorovacím poli.

"Před šestnácti lety, když jsme navrhovali přístroj MUSE, měli jsme představu, že ho spojíme s jiným vysoce technologicky pokročilým systém, a to systémem adaptivní optiky," říká Roland Bacon, vedoucí projektu MUSE. "Objevitelský potenciál MUSE, už teď rozsáhlý, se tím výrazně zvýšil. Náš sen se dnes uskutečnil."

Jedním z hlavních vědeckých cílů přístroje je pozorování slabých objektů ve vzdáleném vesmíru s co nejvyšší kvalitou obrazu, což vyžaduje několika hodinové expozice. Joël Vernet, projektový vědec MUSE a GALACSI, k tomu podotýká: "Hlavně se zajímáme o pozorování nejmenších a nejslabších galaxií v největších vzdálenostech. To jsou galaxie, které se teprve formují - galaktická miminka - a jsou klíčem k pochopení vzniku galaxií."

MUSE není jediným přístrojem, který těží/bude mít prospěch/využije ze systému adaptivní optiky. V blízké budoucnosti bude zprovozněn další obdobný systém GRAAL na již existujícím infračerveném zařízení HAWK-I. Následovat bude nový výkonný přístroj ERIS.

"ESO pohání vývoj systémů adaptivní optiky. AOF je předchůdce systému adaptivní optiky pro budoucí 39metrový dalekohled ELT," říká Arsenault. "Práce na AOF nám všem - vědcům, technikům a také průmyslu - dala neocenitelnou zkušenost, kterou teď využijeme při stavbě ELT."

Poznámky

[1] MUSE je spektrograf s integrálním polem (integral field), výkonné zařízení, které vytváří 3D datovou kostku pozorovaného objektu, kde každý pixel odpovídá spektru z daného místa objektu. Víceméně to znamená, že přístroj najednou vytváří tisíce obrázku objektu, každý v trochu jiné vlnové délce.

[2] IC 4406 byla už dříve pozorována VLT.

[3] S průměrem něco přes jeden metr je to největší adaptivní zrcadlo. Jeho výroba byla technologická výzva. Na UT4 bylo namontováno v roce 2016 (ann16078) a nahradilo původní konvenční sekundární zrcadlo.

[4] Byly zkoušeny a implementovány i další způsoby jak optimalizovat fungování AOF. Je to např. rozšíření software pro sledování atmosféry v místě pozorování s cílem určit výšku turbulentní vrstvy, nebo systém kontroly laserů (LTCS), která ostatním dalekohledům brání podívat se do laseru či na umělou hvězdu (což by ovlivnilo jejich vlastní pozorování).

Další informace

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy - VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled ELT (Extremely Large Telescope), který se stane "největším okem hledícím do vesmíru".

Kontakty

Harald Kuntschner
ESO, AOF Project Scientist
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6465
Email: hkuntsch@eso.org

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Joël Vernet
ESO MUSE and GALACSI Project Scientist
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6579
Email: jvernet@eso.org

Další související články: