Pressemeddelelse

Superskarpe billeder med ny adaptiv optik på VLT

Hubble Rumteleskopet er nu udkonkurreret af et jordbaseret instrument

18. juli 2018

Planeten Neptun, stjernehobe og andre himmelobjekter kan nu ses skarpere fra jordoverfladen, end Hubble Rumteleskopet er i stand til.

Det er ESOs Very Large Telescope (VLT), som nu har gjort de første optagelser med en ny metode til adaptiv optik, som kalde Laser Tomografi. Udstyret til de hidtil uset skarpe billeder er instrumentet MUSE, brugt i sin Narrow-field Mode, og koblet til det adaptive optik modul, som hedder GALACSI. Den sammensætning gør det muligt at korrigere for atmosfærens forstyrrende indflydelse i forskellige højder. Metoden er så god, at den i det synlige lys kan give billeder, som er skarpere end dem fra Hubble Rumteleskopet. MUSEs kombination af fantastisk billedskarphed og spektroskopiske muligheder gør det muligt for astronomerne at studere himmelobjekter i langt større detalje, end det hidtil har været muligt.

Instrumentet MUSE (the Multi Unit Spectroscopic Explorer) på ESOs Very Large Telescope (VLT) fungerer med en adaptiv optik enhed, som kaldes GALACSI. Her bruges Laser Guide Star Facility, 4LGSF, som igen er et undersystem til Adaptive Optics Facility (AOF). AOF kan bruges på de instrumenter, som er monteret på VLTs Unit Telescope 4 (UT4). MUSE er det første instrument, som har haft nytte af de nye muligheder, og det kan nu fungere i to forskellige indstillinger til adaptiv optik: Wide Field Mode og Narrow Field Mode [1].

MUSE Wide Field Mode koblet med GALACSI i ground-layer mode korrigerer for virkningen af atmosfærisk turbulens op til en kilometer over teleskopet, og i et forholdsvis vidvinklet område. Men den nye Narrow Field Mode med laser tomografi korrigerer for næsten al atmosfærisk turbulens bort i alle højder over teleskopet, så der kan optages meget skarpere billeder, men dog kun i et mindre område af himlen[2].

Med den nye mulighed installeret, er det 8-meter store UT4 nu i stand til at nå den teoretiske grænse for billedskarphed, så der ikke længere er nogen forstyrrelse synlig fra atmosfæren. At opnå det er ekstremt vanskeligt i det synlige lys, og det giver billeder, som i skarphed kan sammenlignes med dem, som NASA/ESA Hubble Rumteleskopet kan optage. Det giver astronomerne mulighed for fra jordens overflade at studere himmelobjekter i hidtil helt uset detalje. Supertunge sorte huller i galaksernes kerner, jets fra unge stjerner, kuglehobe, supernovaer, planeter og deres måner i Solsystemet og meget mere, kan nu meget lettere observeres.

Adaptiv optik er en teknik, hvor man kompenserer for den flimren, som Jordens atmosfære forårsager - det, som også kendes som lufturo på dansk, eller astronomisk seeing. Det er et stort problem for alle jordbaserede teleskoper. Det er atmosfærens turbulens, som gør at stjernerne funkler, set med det blotte øje, men hvor smukt det end er, så giver det uskarpe billeder af Universet med de store teleskoper. Lyset fra stjerner og galakser bliver forvrænget på vej ned igennem atmosfærens luftlag, så astronomerne må bruge udspekulerede metoder til kunstigt at forbedre billedkvaliteten.

Teknikken er i dette tilfælde at udstyre UT4 med fire kraftige lasere, som sender intense lysstråler, som hver er 30 centimeter i diameter, op på himlen, hvor de får natriumatomer højt oppe i atmosfæren til at lyse op og skabe kunstige Laser Guide Stjerner. Det adaptive optiksystem bruger så lyset fra disse "stjerner" til at bestemmer hvor meget turbulens, atmosfæren skaber lige her og nu, og tusind gange i sekundet beregnes så, hvor meget UT4s tynde deformerbare sekundære spejl skal ændre facon for at modvirke de forvrængede lysstråler fra himmelobjektet, som observeres.

MUSE er ikke det eneste instrument, som har glæde af Adaptive Optics Facility. Et andet system til adaptiv optik, GRAAL, er allerede i brug ved det infrarøde kamera HAWK-I. Det efterfølges så i løbet af få år af et kraftigt nyt instrument ERIS. Tilsammen forbedrer disse store fremskridt i adaptiv optik den allerede yderst kraftige gruppe af ESO teleskoper, og bringer Universet i endnu skarpere focus.

Den nye version af systemet er et stort fremskridt hen imod ESOs Extremely Large Telescope, som får brug for laser tomografi for at opnå de stillede videnskabelige mål. Resultaterne her på UT4 vil hjælpe ELTs ingeniører og forskere til at tilpasse lignende adaptive optiksystemer til den kommende kæmpe med en diameter på 39 meter.

Noter

[1] MUSE og GALACSI i Wide-Field Mode alene giver en korrektion, som dækker et felt med en bredde på 1,0 bueminut med pixler, som er 0,2 gange 0,2 buesekunder. Den nye Narrow-Field Mode fra GALACSI dækker et meget mndre felt på 7,5 buesekunder, men med meget mindre pixler, som blot er 0,025 gange 0,025 buesekunder, så man fuldt ud kan udnytte den udsøgte opløsningsevne.

[2] Atmosfærens turbulens ændrer sig med højden. Nogle luftlag er mere ødelæggende for lyset fra stjernerne end andre. Den komplekse adaptiv optik teknik Laser Tomografi er primært rettet imod at korrigere turbulensen fra disse atmosfærelag. Der er udvalgt en serie af forud-definerede lag til MUSE/GALACSI Narrow Field Mode i højder på 0 km (nederste lag, som altid giver et kraftigt bidrag), 3, 9 og 14 kilometers højde. Dernæst bliver korrektionsalgoritmen optimeret til disse lag, for at astronomerne kan opnå en billedkvalitet, som er næsten lige så god som med en naturlig guidestjerne, og for at opnå en opløsning, som svarer til teleskopets teoretiske værdi.

Mere information

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Brazilien, Danmark, Finland, Frankrig, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

Links

• MUSE first light
• First light med MUSE AOF Wide-Field Mode

Kontakter

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

Roland Bacon
MUSE Principal Investigator / Lyon Centre for Astrophysics Research (CRAL)
France
Mobil: +33 6 08 09 14 27
E-mail: 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
E-mail: pio@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1824 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.