Dalekohled VLT s novou adaptivní optikou pořizuje superostré snímky

ESO 024/18 tisková zpráva

Dalekohled ESO/VLT pořídil první záběry s využitím nového módu adaptivní optiky označovaného jako laserová tomografie a získal tak mimořádně ostré testovací snímky planety Neptun, hvězdokup i dalších objektů. Průkopnický přístroj MUSE ve spolupráci s modulem adaptivní optiky GALACSI je nyní schopen v módu s úzkým zorným polem tuto techniku využít a korigovat poruchy způsobené turbulencemi v různých výškách v atmosféře. Díky tomu může ze Země ve viditelném oboru spektra pořizovat ostřejší záběry než kosmický dalekohled HST. Kombinace mimořádné ostrosti a spektroskopických schopností přístroje MUSE astronomům přináší možnost zkoumat vlastnosti kosmických objektů v mnohem jemnějších detailech, než bylo dosud možné.

Přístroj MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) na dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) spolupracuje při svých pozorováních s modulem adaptivní optiky (adaptive optics) GALACSI, který využívá jednotku 4LGSF (Laser Guide Stars Facility), součást systému adaptivní optiky AOF (Adaptive Optics Facility). Systém AOF poskytuje výhodu adaptivní optiky přístrojům pracujícím na dalekohledu VLT/UT4 (Unit Telescope 4). MUSE byl prvním přístrojem, který mohl z výkonu tohoto zařízení těžit a v současnosti disponuje dvěma módy adaptivní optiky – s širokým zorným polem (Wide Field Mode) a s úzkým (Narrow Field Mode).

Mód s širokým zorným polem umožňuje na relativně velké ploše obrazu opravovat poruchy způsobené turbulencemi v atmosféře až do výšky 1 km nad úrovní dalekohledu. Mód s úzkým zorným polem je schopen korigovat téměř veškeré turbulence v atmosféře nad dalekohledem a vytvořit tak mnohem ostřejší obraz, ovšem na značně menší ploše oblohy [1].

Nové zařízení umožňuje osmimetrovému dalekohledu UT4 pořizovat záběry na teoretickém limitu rozlišovací schopnosti a tento teleskop proto není nadále ve svém výkonu limitován chvěním atmosféry. Dosáhnout ze Země takové kvality obrazu, srovnatelné se snímky pořízenými kosmickým dalekohledem HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope), je ve viditelném světle velmi obtížné. Astronomové tak získali možnost zkoumat v bezprecedentních detailech fascinující kosmické objekty – superhmotné černé díry v centrech vzdálených galaxií, jety hmoty vyvrhované mladými hvězdami, kulové hvězdokupy, supernovy, planety Sluneční soustavy i jejich měsíce a mnohé další [2].

Adaptivní optika je postup umožňující kompenzovat rozmazání obrazu způsobené turbulencemi v atmosféře (efekt je znám také pod názvem seeing), které pro moderní pozemní dalekohledy představují zásadní problém. Stejné procesy v atmosféře, které při pohledu pouhým okem způsobují mihotání hvězd, jsou zodpovědné také za rozmazání obrazů kosmických objektů pořízených velkými dalekohledy. Průchodem paprsků světla z hvězd a galaxií vrstvami atmosféry dochází k jejich porušení a astronomové musejí využít důmyslných postupů a nejmodernější techniky, aby kvalitu obrazu znovu vylepšili.

Aby bylo možné vylepšení obrazu dosáhnout, je k dalekohledu UT4 připojena čtveřice výkonných laserů, které vrhají na oblohu 30 cm silné svazky intenzivního oranžového světla. Ve vysoké atmosféře toto záření přinutí svítit atomy sodíku – vytvoří se umělé laserové referenční hvězdy (Laser Guide Stars). Systém adaptivní optiky následně využívá světlo těchto umělých hvězd, tisíckrát za sekundu proměří turbulence v atmosféře a vypočte korekce, podle kterých plynule mění tvar tenkého deformovatelného sekundárního zrcadla dalekohledu UT4. Díky tomu je značnou část poruch možné vykompenzovat a odstranit.

MUSE však není jediným přístrojem, který může těžit ze spolupráce se systémem AOF. Přístroj pro infračervenou oblast elektromagnetického spektra HAWK-I v současnosti spolupracuje s jiným systémem adaptivní optiky GRAAL. A za několik let bude následovat také nový ještě výkonnější přístroj ERIS. Tyto významné pokroky v implementaci a vývoji systému adaptivní optiky dále zvyšují již tak úžasný výkon flotily teleskopů ESO a umožňují jim spatřit vesmír ostřeji. 

Nový mód systému adaptivní optiky rovněž představuje důležitý krok na cestě k realizaci dalekohledu ESO/ELT (ESO’s Extremely Large Telescope), který bude k dosažení svých vědeckých cílů využívat právě laserové tomografie. Výsledky dosažené na UT4 se stávajícím AOF pomohou inženýrům a vědcům pracujícím na přípravě ELT implementovat podobnou technologii adaptivní optiky také na teleskopu s obřím primárním zrcadlem o průměru 39 m.

Zdroj

Poznámky

[1] Turbulence v atmosféře se mění s nadmořskou výškou. Některé vrstvy způsobují výraznější degradaci obrazu než jiné. Komplexní postup laserové tomografie umožňuje korigovat právě poruchy způsobené turbulencemi v těchto vrstvách. Pro použití s úzkým zorným polem v kombinaci přístrojů MUSE/GALACSI je předdefinována sada vrstev s výškami 0 km (přízemní, vždy velmi důležitá vrstva), 3 km, 9 km a 14 km nad dalekohledem. Korekční algoritmus je optimalizován pro tyto vrstvy, aby astronomům umožnil dosáhnout téměř takové kvality obrazu jako s přírodní referenční hvězdou – tedy teoretického limitu rozlišení dalekohledu. 

[2] V širokoúhlém módu poskytují již nyní přístroje MUSE/GALACSI korekci v poli o straně 1‘ s rozlišením 0,2“/pixel. Nový mód s úzkým zorným polem snímá oblast o hraně jen 7,5“, aby plně využil mimořádného rozlišení 0,025“/pixel.

Další informace

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnějších pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 15 členských států: Belgie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a dvojici strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. 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 dva přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem světa, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem zařízení APEX a revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extremely Large Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• tisková zpráva 'První světlo pro přístroj MUSE' (eso1407)
• tisková zpráva 'Výkonné zařízení adaptivní optiky uvedeno do provozu' (eso1724)

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

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

Roland Bacon; MUSE Principal Investigator / Lyon Centre for Astrophysics Research (CRAL); France; Mobil: +33 6 08 09 14 27; Email: rmb@obs.univ-lyon1.fr

Calum Turner; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: pio@eso.org