Lehdistötiedote

Supertarkkoja kuvia VLT:n uuden adaptiivisen optiikan järjestelmällä

18. heinäkuuta 2018

ESO:n VLT-teleskooppi on tehnyt ensivalohavaintonsa uudella, laser-tomografiaksi kutsutulla adaptiivisen optiikan järjestelmällä ja taltioinut huomattavan teräviä testikuvia Neptunus-planeetasta, tähtijoukoista ja muista kohteista. Yhdessä adaptiivisen optiikan GALACSI-modulin kanssa toimiva, kapean kentän tilassa toimiva uraauurtava MUSE-havaintolaite voi nyt käyttää tätä uutta tekniikkaa korjatakseen ilmakehän eri korkeuksilla vallitsevia pyörteilyjä. Nyt on mahdollista taltioida maan pinnalta näkyvän valon aallonpituuksien kuvia, jotka ovat terävämpiä kuin NASA:n ja ESA:n Hubble-avaruusteleskoopilla otetut. MUSE:n erittäin hienon kuvien terävyyden ja spektroskooppisten kykyjen yhdistelmän ansiosta tähtitieteilijät voivat tutkia tähtitieteellisten kohteiden ominaisuuksia paljon yksityiskohtaisemmin kuin aikaisemmin oli mahdollista.

ESO:n VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) MUSE-havaintolaite (Multi Unit Spectroscopic Explorer) toimii yhdessä GALACSI-nimisen adaptiivisen optiikan yksikön kanssa. Tämä hyödyntää adaptiivisen optiikan laitteiston (Adaptive Optics Facility, AOF) laserohjaustähtien alijärjestelmää 4LGSF (Laser Guide Star Facility). AOF tarjoaa adaptiivisen optiikan VLT:n Yksikköteleskooppi 4:n (UT4) havaintolaitteille. MUSE oli ensimmäinen havaintolaite, joka hyötyy tästä uudesta laitteistosta ja nyt siinä on kaksi adaptiivisen optiikan tilaa: laajan ja kapean kentän tilat (Wide Field Mode ja Narrow Field Mode) [1].

MUSE:n laajan kentän tila yhdistettynä GALACSI:n pohjatasotilaan korjaa ilmakehän pyörteilyn vaikutukset jopa kilometrin korkeudelle teleskoopin yläpuolella suhteellisen suuren näkökentän alalla. Lasertomografiaa käyttävä uusi kapean kentän tila korjaa kuitenkin lähes kaiken ilmakehän pyörteilyn teleskoopin yläpuolella paljon terävämpien kuvien saamiseksi, mutta pienellä taivaan alueella [2].

Tämän uuden ominaisuuden avulla 8-metrinen UT4 saavuttaa kuvien terävyyden teoreettisen rajan eikä ilmakehän sumentava vaikutus enää rajoita sitä. Tätä on erittäin vaikeaa saavuttaa näkyvän valon aallonpituuksilla ja sillä saadaan kuvia, jotka ovat terävyydeltään verrattavissa NASA:n ja ESA:n Hubble-avaruusteleskooppiin. Sen ansiosta tähtitieteilijät voivat tutkia etäisten galaksien keskustoissa olevien supermassiivisten mustien aukkojen, nuorten tähtien suihkujen, pallomaisten tähtijoukkojen, supernovien, aurinkokunnan planeettojen ja niiden satelliittien sekä monien muiden kohteiden kaltaisia kiehtovia kohteita ennennäkemättömällä tarkkuudella.

Adaptiivinen optiikka on tekniikka, joka kompensoi Maapallon ilmakehän sumentavaa vaikutusta, joka tunnetaan tähtitieteellisenä seeinginä. Tämä on kaikkien maan pinnalta havaintoja tekevien teleskooppien suuri ongelma. Sama ilmakehän pyörteily, joka saa tähdet tuikkimaan paljain silmin katsottuna, sumentaa kuvia maailmankaikkeudesta suurilla teleskoopeilla katsottuna. Tähtien ja galaksien valo vääristyy sen kulkiessa ilmakehämme halki ja tähtitieteilijöiden täytyy käyttää älykästä teknologiaa parantaakseen kuvanlaatua keinotekoisesti.

Tämän saavuttamiseksi neljä kirkasta laseria on kiinnitetty UT4:ään. Ne ampuvat taivaalle voimakkaan oranssin valon pilarit, jotka ovat halkaisijaltaan 30 senttimetriä ja stimuloivat korkealla ilmakehässä olevat natriumatomit muodostaen keinotekoiset laserohjaustähdet. Adaptiivisen optiikan järjestelmät käyttävät näiden "tähtien" valoa määrittääkseen ilmakehän pyörteilyn ja laskeakseen korjauksia tuhat kertaa sekunnissa, ohjaten UT4:n ohutta, muovattavaa sekundääripeiliä muuttaakseen jatkuvasti sen muotoa ja siten korjaten vääristynyttä valoa.

MUSE ei ole ainoa havaintolaite, joka hyötyy adaptiivisen optiikan laitteistosta. Toinen adaptiivisen optiikan järjestelmä, GRAAL, on jo käytössä HAWK-I -infrapunakamerassa. Tämä seuraa jokusen vuoden kuluttua tehokas uusi havaintolaite ERIS. Yhdessä nämä merkittävät kehitysaskeleet adaptiivisessa optiikassa tehostavat jo valmiiksi tehokasta ESO:n teleskooppien laivastoa, tuoden maailmankaikkeuden fokukseen.

Tämä uusi tila muodostaa suuren askeleen kohti ESO:n ELT-teleskooppia, joka vaatii lasertomografiaa saavuttaakseen tieteelliset tavoitteensa. Nämä UT4:n tulokset AOF:lla auttavat tuomaan ELT:n insinöörit ja tiedemiehet lähemmäs samankaltaisen adaptiivisen optisen teknologian käyttöönottoa 39-metrisessä jättiläisessä.

Lisähuomiot

[1] MUSE ja GALACSI laajan kentän tilassa tarjoavat jo nyt korjauksen 1.0 kaariminuuttia leveään näkökenttään, jossa pikselit ovat kooltaan 0.2 kertaa 0.2 kaarisekuntia. Tämä uusi GALACSI:n kapean kentän tila kattaa paljon pienemmän 7.5 kaarisekunnin näkökentän, mutta paljon pienemmillä 0.025 kertaa 0.025 kaarisekuntia kokoisin pikselein erinomaisen erotuskyvyn täydelliseksi hyödyntämiseksi.

[2] Ilmakehän pyörteily vaihtelee korkeuden suhteen. Jotkin kerrokset aiheuttavat enemmän tähdistä tulevan valonsäteen hajoamista kuin toiset. Lasertomografian monimutkainen adaptiivisen optiikan tekniikka pyrkii korjaamaan pääasiassa näiden ilmakehän kerrosten pyörteilyä. Sarja ennalta määritettyjä kerroksia on valittu MUSE/GALACSI:n kapean kentän tilaa varten 0 kilometrin (pohjataso, joka on aina merkittävä tekijä) sekä 3, 9 ja 14 kilometrin korkeuksille. Korjausalgoritmi optimoidaan sitten näille kerroksille, jotta tähtitieteilijät saavuttavat kuvanlaadun, joka on lähes yhtä hyvä kuin luonnollisella ohjaustähdellä ja vastaa teleskoopin teoreettista rajaa.

Lisätietoa

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja ylivoimaisesti maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta, joiden lisäksi Chile toimii laitteistojen sijoitusmaana ja Australia strategisena kumppanina. 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 VLT-teleskooppi (Very Large Telescope) ja siihen liittyvä, maailmanlaajuisesti johtava VLTI-interferometri, sekä kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja VST-teleskooppi näkyvän valon aallonpituuksilla. ESO on myös merkittävä kumppani kahdessa Chajnantorin laitteistossa, APEX-teleskoopissa ja ALMA-teleskoopissa, joka on maailman suurin tähtitieteellinen projekti. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT-teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• MUSE:n ensivalohavainnot
• MUSE:n AOF Wide-Field Mode'n ensivalohavainnot

Yhteystiedot

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

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

Calum Turner
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: pio@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