Adaptieve optiek
Although actieve optiek ervoor kan zorgen dat de hoofdspiegel van een telescoop altijd zijn volmaakte vorm houdt, worden zelfs de beelden op de beste astronomische waarnemingslocaties ter wereld, zoals Paranal in Chili waar ESO's Very Large Telescope staat, verstoort door de turbulentie van de aardatmosfeer. Deze turbulentie zorgt ervoor dat sterren fonkelen op een manier die dan wel een lust voor het oog mag zijn, maar die astronomen tot wanhoop drijft, omdat hun hemelopnamen daardoor onscherper worden. Dit probleem kan worden worden omzeild door waarnemingen te doen vanuit de ruimte, maar in vergelijking met de kosten van een sterrenwacht op aarde is het in bedrijf houden van een ruimtetelescoop heel duur. Dit legt beperkingen op aan de afmetingen van de telescopen die we buiten de aarde kunnen stationeren.
Om die reden zijn astronomen een techniek gaan gebruiken die adaptieve optiek wordt genoemd. Geavanceerde, flexibele spiegels, aangestuurd door computers, kunnen realtime de vervaging corrigeren die door de turbulentie in de aardatmosfeer wordt verzaakt. Opnamen worden hierdoor bijna net zo scherp als opnamen vanuit de ruimte. Dankzij adaptieve optiek is het mogelijk om kleinere details waar te nemen van veel lichtzwakkere objecten dan anders vanaf de aarde mogelijk zou zijn.
Voor adaptieve optiek is een relatief heldere referentiester nodig die dicht bij het te onderzoeken object staat. Deze referentiester wordt gebruikt om de vervaging door de atmosfeer ter plaatse te meten, zodat de flexibele spiegel daarvoor kan corrigeren. Aangezien er niet altijd geschikte sterren in de buurt van zo’n object staan, maken astronomen vaak kunstmatige sterren, door een krachtige laserbundel op de bovenste laag van onze atmosfeer te richten. Dankzij deze ‘laser-richtsterren’ kunnen astronomen bijna de hele hemel met adaptieve optiek waarnemen.
Sinds 1989 is de Europese Zuidelijke Sterrenwacht toonaangevend op het gebied van adaptieve optiek en de techniek van laser-richtsterren. De VLT Laser Guide Star Facility was de eerste in zijn soort op het zuidelijk halfrond. Door de jaren heen heeft ESO samengewerkt met diverse Europese instituten en bedrijven, waardoor ze haar leidende positie op dit gebied heeft kunnen vasthouden. De Paranal-sterrenwacht beschikt over de meest geavanceerde en het grootste aantal systemen voor adaptieve optiek.
Foto: ESO/H.H.Heyer
Foto: ESO/Y. Beletsky
Foto: ESO/S. Gillessen et al.
ESO’s faciliteiten voor adaptieve optiek hebben fantastische wetenschappelijke resultaten opgeleverd, waaronder de eerste directe waarnemingen van een exoplaneet bij een heldere ster en de bepaling van belangrijke eigenschappen van het zwarte gat in het centrum van onze Melkweg.
De volgende generatie van adaptieve optiek wordt – met steun van de Europese Commissie – ontwikkeld voor de VLT en de Extremely Large Telescope (ELT). Projecten voor de VLT zijn onder meer het gelijktijdig kunnen gebruiken van meerdere kunstmatige sterren, en geavanceerde instrumenten voor adaptieve optiek zoals de exoplanetencamera SPHERE. Ook in ontwikkeling zijn geavanceerde systemen voor de ELT, die een revolutionaire hoofdspiegel met een middellijn van 39 meter zal krijgen. Recente ontwikkelingen maken het mogelijk om over een groter beeldveld te corrigeren, een resultaat dat van grote invloed zal zijn op het ontwerpen van toekomstige adaptieve optische systemen voor de VLT en ELT.