Lehdistötiedote

Huipputekniikkaa edustava adaptiivisen optiikan järjestelmä näki ensivalon

Vaikuttava parannus MUSE:n kuvien terävyyteen

2. elokuuta 2017

ESO:n VLT-teleskoopin Yksikköteleskooppi 4 (Yepun) on nyt muutettu täysin adaptiiviseksi teleskoopiksi. Reilun vuosikymmenen suunnittelun, rakentamisen ja testaamisen jälkeen uusi Adaptive Optics Facility (AOF) on nähnyt ensivalon MUSE-havaintolaitteen kautta, taltioiden ällistyttävän tarkkoja kuvia planetaarisista sumuista ja galakseista. AOF:n ja MUSE:n yhteenliittäminen muodostaa yhden kehittyneimmistä ja tehokkaimmista milloinkaan maan päältä havaintoja tekevään tähtitieteeseen rakennetuista teknologisista järjestelmistä.

Adaptiivisen optiikan järjestelmä (Adaptive Optics Facility, AOF) on pitkän aikavälin projekti ESO:n VLT-teleskoopilla (Very Large Telescope) tarkoituksenaan tarjota adaptiivinen optiikka Yksikköteleskooppi 4:n (UT4) havaintolaitteiden käyttöön. Näistä ensimmäinen on MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) [1]. Adaptiivinen optiikka toimii siten, että se korjaa Maan ilmakehän sumentavaa vaikutusta ja mahdollistaa MUSE:n saada paljon terävämpiä kuvia, joiden kontrasti on kaksi kertaa parempi kuin aikaisemmin oli mahdollista. MUSE voi nyt tutkia jopa maailmankaikkeuden himmeämpiä kohteita.

"Nyt jopa ilmasto-olosuhteiden ollessa epätäydelliset, tähtitieteilijät voivat silti saada kuvia erinomaisella kuvanlaadulla, kiitos AOF:n," selittää Harald Kuntschner, AOF:n projektitutkija ESO:ssa.

Koko joukon uuden järjestelmän testejä jälkeen tähtitieteilijöistä ja insinööreistä koostuva ryhmä palkittiin sarjalla näyttäviä kuvia. Tähtitieteilijät saattoivat havaita Suden tähdistössä (Lupus) sijaitsevaa planetaarista sumua IC 4406 ja Käärmeenkantajan tähdistössä (Ophiuchus) sijaitsevaa planetaarista sumua NGC 6369. MUSE:n havainnot AOF:ia käyttäen osoittivat dramaattisesti paremman kuvan terävyyden, joka paljasti ennen näkemättömän kuorirakenteen kohteessa IC 4406 [2].

Nämä havainnot mahdollistanut AOF koostuu useista yhdessä toimivista osista. Ne käsittävät neljän lasertähden laitteiston (4LGSF) ja UT4:n hyvin ohuen, muovattavan apupeilin [3] [4]. 4LGSF loistaa neljä 22 watin lasersädettä taivaalle saaden yläilmakehän natriumatomit hohtamaan tuottaen taivaalle tähtiä muistuttavia valoläiskiä. Adaptiivisen optiikan modulin GALACSI (Ground Atmospheric Layer Adaptive Corrector for Spectroscopic Imaging) sensorit käyttävät näitä keinotekoisia ohjaustähtiä määrittämään ilmakehän olosuhteet.

AOF-järjestelmä laskee tuhat kertaa sekunnissa korjauksen, joka täytyy tehdä teleskoopin muovattavan apupeilin muodon muuttamiseksi ilmakehän häiriöiden kompensoimiseksi. GALACSI korjaa erityisesti yhden kilometrin korkeudella teleskoopista sijaitsevan ilmakerroksen pyörteisyyden vaikutuksia. Olosuhteista riippuen ilmakehän pyörteisyys saattaa vaihdella korkeuden mukaan, mutta tutkimukset ovat osoittaneet, että suurin osa ilmakehän pyörteisyydestä tapahtuu tässä ilmakehän "peruskerroksessa".

"AOF-järjestelmä on periaatteessa sama kuin jos VLT nostettaisiin noin 900 metriä korkeammalle ilmaan, ilmakehän pyörteisimmän kerroksen yläpuolelle," selittää AOF:n projektijohtaja Robin Arsenault. "Aikaisemmin meidän piti löytää parempi paikka teleskoopille tai käyttää avaruusteleskooppia, jos halusimme terävämpiä kuvia, mutta nyt AOF:n avulla me voimme muodostaa paljon paremmat olosuhteet siellä, missä me olemme — murto-osalla hinnasta!"

AOF:n aikaansaamat korjaukset parantavat nopeasti ja jatkuvasti kuvanlaatua keskittämällä valoa tarkempien kuvien muodostamiseksi, minkä ansiosta MUSE saattaa kuvata hienompia yksityiskohtia ja havaita himmeämpiä tähtiä kuin aikaisemmin oli mahdollista. GALACSI tarjoaa tällä hetkellä korjauksen laajan näkökentän yli, mutta tämä on vain ensimmäinen askel adaptiivisen optiikan tuomiseksi MUSE:en. GALACSI:n toinen vaihe on valmisteilla ja sen odotetaan saavan ensivalohavaintonsa varhain vuonna 2018. Tämä kapean näkökentän asetus korjaa pyörteisyyttä millä tahansa korkeudella, minkä ansiosta pienempien näkökenttien havainnot voidaan tehdä vieläkin suuremmalla erotuskyvyllä.

"Kuusitoista vuotta sitten, kun ehdotimme rakentavamme mullistavan MUSE-havaintolaitteen, meidän visiomme oli yhdistää se toiseen hyvin kehittyneeseen järjestelmään, AOF:iin," sanoo MUSE:n projektijohtaja Roland Bacon. "MUSE:n havaintojentekopotentiaali, joka on jo valmiiksi suuri, on nyt kasvanut entisestään. Meidän unelmamme on käynyt toteen."

Yksi järjestelmän tieteellisiä päätavoitteita on havaita himmeitä kohteita etäisessä maailmankaikkeudessa parhaalla mahdollisella kuvanlaadulla, joka vaatii useiden tuntien valotusta. ESO:n MUSE- ja GALACSI-projektitutkija Joël Vernet kommentoi: "Me olemme erityisesti kiinnostuneita havaitsemaan pienimpiä ja himmeimpiä galakseja suurimmilla etäisyyksillä. Nämä ovat muodostumassa olevia galakseja — yhä lapsuudessaan — ja ne ovat avain ymmärtämyksellemme kuinka galaksit muodostuvat."

Lisäksi MUSE ei ole ainoa havaintolaite, joka hyötyy AOF:sta. Lähitulevaisuudessa GRAAL:ksi kutsuttu toinen adaptiivisen optiikan järjestelmä tulee käyttöön yhdessä infrapunahavaintolaitteen HAWK-I kanssa, terävöittäen sen kuvaa maailmankaikkeudesta. Tätä seuraa myöhemmin tehokas uusi havaintolaite ERIS.

"ESO ajaa näiden adaptiivisen optiikan järjestelmien kehitystä ja AOF on myös ESO:n ELT-teleskoopin (Extremely Large Telescope) tienraivaaja," lisää Arsenault. "Työ AOF:n parissa on antanut meille — niin tiedemiehille, insinööreille kuin teollisuudellekin — korvaamatonta kokemusta ja osaamista, jota me nyt käytämme voittaaksemme ELT:n rakentamisen haasteet."

Lisähuomiot

[1] MUSE on yhtenäiskenttäspektrograafi, tehokas havaintolaite, joka tuottaa kohteesta 3D-aineistoa, jossa jokainen kuvan pikseli vastaa kohteesta tulevan valon spektriä. Tämä tarkoittaa olennaisesti, että havaintolaite tuottaa tuhansia kuvia kohteesta samanaikaisesti. Niistä kukin on valon eri aallonpituudella ja taltioi koko joukon tietoa.

[2] IC 4406:ä on aikaisemmin havaittu VLT-teleskoopilla (eso9827a).

[3] Hieman yli metrin halkaisijaltaan tämä on suurin adaptiivisen optiikan peili, joka on milloinkaan valmistettu ja vaatii huipputason teknologiaa. Se on kiinnitetty UT4:ään vuonna 2016 (ann16078) korvaamaan teleskoopin alkuperäinen, tavanomainen apupeili.

[4] AOF:n toiminnan optimoimiseen tarkoitettuja työkaluja on kehitetty ja ne ovat nyt toiminnassa. Nämä käsittävät laajennuksen Astronomical Site Monitor -ohjelmistoon, joka seuraa ilmakehää määrittääkseen korkeuden, jolla pyörteisyys tapahtuu, ja Laser Traffic Control System (LTCS), joka estää muita teleskooppeja katsomasta lasersäteisiin tai keinotähtiin ja mahdollisesti vaikuttamasta niiden havaintoihin.

Lisätietoa

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT -teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Valokuvia VLT-teleskoopista

Yhteystiedot

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

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

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

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media