קרדיט תמונה: UC ברקלי
אוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, אסטרונומים ניצלו מערכת של כוכבי מדריך לייזר המותקנת לאחרונה במצפה הליק של UC בכדי להשיג תמונות חדות ונטולות נצנוץ של הדיסקים המאובקים של כוכבים ענקיים רחוקים. התמונות מראות בבירור שכוכבים גדולים פי שניים עד שלוש מהשמש נוצרים באותו אופן כמו כוכבים מהסוג השמש - בתוך ענן כדורי מסתחרר שמתמוטט לדיסק, כמו זה ממנו הגישה השמש וכוכבי הלכת שלה.
קרן הלייזר הצהובה הנוקבת את השמים מעל מצפה הכוכבים Lick הפכה לפעולה בטלסקופ שיין בגובה 10 מטרים בשנה שעברה, והרחיבה את השימוש במערכת "מראה הגומי" של הטלסקופ, המכונה אופטיקה אדפטיבית, לשמים הליליים כולה. תוספת הלייזר הופכת את ליק למצפה היחיד המספק כוכב מדריך לייזר לשימוש שגרתי.
צוות UC Berkeley ועמיתיו במרכז UC סנטה קרוז לאופטיקה אדפטיבית ולורנס ליברמור המעבדה הלאומית (LLNL) מדווחים על תוצאותיהם בגיליון 27 בפברואר של כתב העת Science.
"הפרדיגמה לכוכבים כמו השמש שלנו היא התמוטטות כבידת של ענן לפרוטוסטאר ודיסק התרחשות דמוי פנקייק, אבל יש איזו מסה שבה זה לא יכול לעבוד - הזוהר של הכוכב הופך מספיק כדי לשבש את הדיסק, ו זה מתפרק מהר ככל שהוא מתכנס, "אמר ג'יימס ר. גרהם, פרופסור לאסטרונומיה באוניברסיטת ברקלי. "הנתונים שלנו מראים שפרדיגמת המודל הסטנדרטית עדיין פועלת לכוכבים פי שניים עד שלושה מאסיביים כמו השמש."
"בלי אופטיקה אדפטיבית, היינו רואים רק נפיחה מטושטשת גדולה מהאדמה ולא נוכל לגלות אף אחד מהמבנים המשובחים סביב המקורות," הוסיף סטודנט לתארים מתקדמים של אוניברסיטת ברקלי, מרשל ד. "התצפיות שלנו מספקות תמיכה חזקה לתפיסה המתעוררת שכוכבי מסה נמוכים ובינוניים נוצרים באופן דומה."
מערכת אופטיקה אדפטיבית, המסלקת את ההשפעות המטשטשות של סערת האטמוספירה, נוספה לטלסקופ שיין של ליק בשנת 1996. עם זאת, כמו כל שאר הטלסקופים עם אופטיקה אדפטיבית כיום, כולל טלסקופי Keck התאומים בגובה 10 מטרים בהוואי, כך היה לטלסקופ הליק. לסמוך על כוכבים בהירים בשדה הראיה כדי לספק את ההתייחסות הדרושה להסרת הטשטוש. רק בערך עד עשרה אחוז מהאובייקטים בשמיים נמצאים מספיק בכוכב בהיר כדי שמערכת כוכבי מדריך "טבעית" כזו תעבוד.
לייזר צבע נתרן, שפותח על ידי מדעני לייזר אייס דינה מ. פנינגטון והרברט פרידמן מ- LLNL, משלים לבסוף את מערכת האופטיקה האדפטיבית כך שאסטרונומים יוכלו להשתמש בה בכדי לצפות בכל חלק מהשמיים, בין אם כוכב בהיר נמצא בסמוך לו.
הלייזר, שנחבר אל שעמם של טלסקופ הליק, מאיר קרן צרה כ -60 מיילים דרך האזור הסוער אל תוך האטמוספירה העליונה, שם אור הלייזר ממריץ אטומי נתרן לקלוט ופליטת אור באותו צבע. הנתרן נובע ממיקרומטאוריטים הלהבה ומתנדף עם כניסתם לאטמוספירה של כדור הארץ.
הנקודה הזוהרת הצהובה שנוצרה באטמוספרה שווה לכוכב בעוצמה התשיעית - פי 40 יותר חלש ממה שהעין האנושית יכולה לראות. עם זאת, הוא מספק מקור אור יציב בדיוק כמו יעיל כמו כוכב מרוחק.
"אנו משתמשים באור הזה כדי למדוד את הסערה באטמוספירה על גבי הטלסקופ שלנו מאות פעמים בשנייה, ואז משתמשים במידע הזה כדי לעצב מראה גמישה מיוחדת באופן שכאשר האור, גם מהלייזר וגם מהמטרה שאתה קליר מקס, פרופסור לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה באוניברסיטת סנטה קרוז, סגן מנהל המרכז לאופטיקה אדפטיבית וחוקר במחקר LLNL שעובד במשך יותר מבט, מקפץ על זה, ההשפעות של הסערה מוסרות. יותר מעשר שנים לפיתוח מערכת מדריך לייזר.
באחד הבדיקות הראשונות של מערכת זו, גרהאם ופרין הפכו את הטלסקופ על כוכבים נדירים, צעירים, מאסיביים בשם Herbig Ae / Be כוכבים המעורערים מהאדמה ובדרך כלל קלושים מכדי שיוכלו להצטלם על ידי אופטיקה אדפטיבית של כוכבי המדריך. כוכבי Herbig Ae / Be, עם מסות של פי 1.5 עד עשרה מכפי השמש וכנראה בני פחות מ- 10 מיליון שנים, נחשבים כהתחלתם של כוכבים מאסיביים - כוכבים שיסתיימו כמו הכוכבים הלוהטים, סיריוס ו- וגה. כוכבי Herbig Ae / Be תועדו לפני שנים על ידי אסטרונום UC סנטה קרוז ג'ורג 'הרביג, כיום באוניברסיטת הוואי.
המאסיביים ביותר מכוכבי הרביג Ae / Be מעניינים מאוד כי הם אלה שעוברים פיצוצי סופרנובה הזורעים את הגלקסיה באטומים כבדים, מה שמאפשר כוכבי לכת מוצקים ואפילו חיים. הם גם מפעילים היווצרות כוכבים בעננים סמוכים.
מה שהאסטרונומים ראו היה דומה מאוד לתמונה הידועה של כוכבי T טאורי, שהם השלבים המכוננים של כוכבים הגדולים עד 50 אחוזים מהשמש שלנו ועד 100 מיליון שנה. תמונות של שני הכוכבים Herbig Ae / Be מראים בבירור קו כהה החוצה את כל כוכב, הנגרם על ידי דיסק שחוסם את הזוהר של הכוכב, והילה כדורית זוהרת של אבק וגז שעוטפת את הכוכב והדיסק. בכל כוכב, שני מטוסי גז ואבק עשויים להיראות מתוך הקטבים של דיסק ההקרבה.
שני הכוכבים, מקוטלגים כ- LkH (198 ו- LkH (233 (מקורות מימן-אלפא ללקק)), נמצאים במרחק של 2,000 ו -3,400 שנות אור, בהתאמה, באזור מרוחק של גלקסיית שביל החלב.
"חומר מהענן הפרוטוסטלי לא יכול ליפול ישירות לכוכב התינוקות, ולכן הוא נוחת לראשונה בדיסק העטרה ורק נע פנימה כדי ליפול על הכוכב לאחר שהוא הזיל את המומנטום הזוויתי שלו," הסביר פרין. "תהליך זה של העברת תנופה זוויתית, יחד עם התפתחות שדות מגנטיים, מוביל להשקת היציאה הדו קוטבית. יצואות אלה מסלקות בסופו של דבר את המעטפה, ומשאירות כוכב בן יומו מוקף בדיסק העטרה. במשך כמה מיליוני שנים, שאר החומר בדיסק מצטבר ומותיר רק את הכוכב הצעיר. "
פרין הוסיף כי טלסקופ החלל האבל סיפק "תמונות מאוד ברורות, חד משמעיות של דיסקים ויציאות סביב כוכבי T טאורי", ואשרו תיאוריות לגבי היווצרות כוכבים כמו השמש שלנו. אולם, בגלל נדירותם היחסית של כוכבי הרביג א / Be, נתונים כה ברורים לאותם כוכבים חסרים עד כה, אמר.
אסטרונומים הציעו שכוכבים מאוד מאסיביים ייווצרו מהתנגשות של שני כוכבים או יותר, או בענן סוערת בניגוד לדיסק ההקרבה המתערבל. מעניין לציין שכוכב שלישי שצולם באותו לילה על ידי גרהאם ופרין התגלה כשני כוכבים דמויי שמש עם סרט גז ואבק ביניהם, ונראה בחשדנות כמו כוכב אחד הלוכד חומר מהשני.
גרהם מקווה לצלם כוכבי הרביג Ae / Be גדולים יותר כדי לראות אם מודל היווצרות הכוכבים הסטנדרטית משתרע לכוכבים גדולים עוד יותר. התמונות המפורטות של כוכבי Herbig Ae / Be חייבות באותה מידה למערכת הכוכבים המדריכים החדשים של לייזר כמו למוטב הדמיה כמעט אינפרא אדום שנבנה על ידי פרין והוסיפו למצלמת האינפרא אדום של ברקלי שכבר הותקנה בטלסקופ.
"ללא קוטב מטר, האור מהכוכבים מסתיר במידה רבה את המבנים סביבם", אמר פרין. "הקוטב המפריד בין אור כוכב לא מקוטב לבין אור מפוזר מקוטב לבין האבק העקבי, מה שמגדיל את איתורו של אותו אבק. כעת, לאחר שפיתחנו את הטכניקה הזו ב- Lick, ניתן יהיה להרחיב אותה לטלסקופים של Keck בגובה 10 מטרים, כאשר מערכת הכוכבים של מדריך הכיסוי בלייזר שם תפעל. "
הקוטב מפצל את האור מהתמונה לשני קיטוביו בעזרת סוג חדש של גביש דו-שרירי העשוי מליתיום, יטריום ופלואור (LiYF4), שיפור ביחס לקריסטלים הקלציטיים ששימשו עד כה.
קבוצות רבות אחרות מפתחות לייזרים שישמשו ככוכבי מדריך, אך הקבוצה של מקס הקדימה את מתחרותיה מאז שהפגינה לראשונה את הרעיון בתחילת שנות התשעים ב- Livermore. מאז, היא ועמיתיה משכללים את הלייזר ואת התוכנה המאפשרת למראה - במקרה של הטלסקופ 120 אינץ 'של ליק, מראה משנית בגודל 3 אינץ' בתוך הטלסקופ הראשי - להיות מתוח בדיוק כמו שצריך כדי להסיר את הציוץ מ כוכבים.
לייזר 11 עד 12 ואט הוא לייזר צבע נתרן המותאם לתדר שיעורר את אטומי הנתרן הקרים באטמוספרה. לייזר הצביעה מוזרם על ידי לייזר ירוק של Yody Neodymium, אח גדול יותר לממצעי הלייזר המילוואט הירוקים הזמינים.
"הסיבה לכך שאנו יכולים לעשות כיום מדע עם מערכת הכוכבים המדריכים בלייזר היא שהאמינות והשימושיות שלה כל כך משופרים," אמר גרהם. "הלייזר פותח אופטיקה אדפטיבית לקהילה גדולה בהרבה."
"אני חושב שזה הולך להיות מכשיר סוס עבודה בליק", הוסיף מקס. "הלייזר עצמו וחומרת מערכת האופטיקה האדפטיבית הם די יציבים ודי חזקים. מה שקורה עכשיו זה שאנשים הולכים לעשות אסטרונומיה עם זה, הם יפתחו טכניקות חדשות להתבונן בזה, לנסות את זה על סוגים חדשים של חפצים. בדרך האופיינית, אסטרונום טוב יבוא ויעשה דברים עם הכלי שלך שמעולם לא דמיינת. "
מקס ועמיתיה בדקו מערכת כוכבי מדריך לייזר זהה בטלסקופים של קק בהוואי, אך היא עדיין לא מוכנה לשימוש שגרתי, אמרה.
"הקק משתמש באותה טכנולוגיה שיש לנו בליק," אמר מקס. "אני מצפה לראות את הטכנולוגיה הכללית הזו המשמשת ברוב הטלסקופים, אך עם סוגים שונים של לייזרים. אנשים ממציאים סוגים חדשים של לייזרים מימין ומשמאל, אז אני חושב שהמשחק הזה נותר להתפשר. "
מחברים נוספים של מאמר המדע, מלבד גרהאם, פרין, מקס ופנינגטון, קשורים למרכז לאופטיקה אדפטיבית של הקרן למדע הלאומי, שבמרכזם UC סנטה קרוז: עוזר אסטרונום המחקר פול קאלאס מ- UC Berkeley, ג'יימס פ. לויד מה המכון הטכנולוגי בקליפורניה, דונלד ט. גבל מהמעבדה של UC סנטה קרוז לאופטיקה אדפטיבית, ואלינור ל. גייטס ממצפות הכוכבים UC / Observatory Lick.
התצפיות והפיתוח של כוכב מדריך הלייזר מומנו על ידי הקרן הלאומית למדע ומחלקת האנרגיה האמריקאית.
המקור המקורי: המהדורה החדשותית של UC Berkeley
