אשראי תמונה :: Keck
מצפה הכוכבים Keck II בגובה 10 מטרים עשה צעד חשוב קדימה לאחרונה כשהחל בתצפיות עם מערכת האופטיקה האדפטיבית החדשה שלה. המערכת משתמשת בלייזר כדי ליצור כוכב מזויף בערך 90 ק"מ למעלה בשמיים - מחשב יכול להשתמש בזה כדי לחשב כיצד להסיר את ההשפעה של הפרעות אטמוספריות. אופטיקה אדפטיבית שימשה בטלסקופים קטנים יותר, אך זו הפעם הראשונה שהיא משמשת בטלסקופ גדול כמו הקק II האדיר; לקח תשע שנים להתאים את המצפה.
אבן דרך מרכזית בהיסטוריה האסטרונומית התרחשה לאחרונה ב- W.M. מצפה הכוכבים של Keck כאשר המדענים השתמשו לראשונה בלייזר כדי ליצור כוכב מדריך מלאכותי בטלסקופ של Keck II בגובה 10 מטרים כדי לתקן את טשטוש הכוכב עם אופטיקה אדפטיבית (AO). כוכבי מדריך לייזר שימשו בטלסקופים קטנים יותר, אך זהו השימוש המוצלח הראשון שלהם בדור הנוכחי של הטלסקופים הגדולים בעולם. התמונה שהתקבלה (איור 1), שצולמה על ידי מצלמת האינפרא אדום NIRC2, הייתה ההדגמה הראשונה של מערכת אופטיקה אדפטיבית לכוכבי מדריך לייזר (LGS AO) בטלסקופ גדול. בסיום מערכת LGS AO תסמן עידן חדש של אסטרונומיה בו האסטרונומים יוכלו לראות כמעט כל אובייקט בשמיים בבהירות האופטית ההסתגלותית.
"זה אחד הרגעים המספקים ביותר בכל שנותיי בקק", העיר ד"ר פרדריק צ'אפי, מנהל ה- W.M. מצפה הכוכבים של קק בערב בו נערכו התצפיות. "כמו כל תוצאת אור ראשונה חיובית, יש הרבה מה לעשות לפני שהמערכת יכולה להיחשב לתפעולית. אבל כמו כל תוצאה אור חיובית ראשונה, הוא מראה שאפשר לעשות זאת ומעניק לנו אופטימיות רבה לכך שהיעדים שלנו הם לא חלומות בלתי אפשריים, אלא הם מציגים במקום זאת. "
אופטיקה אדפטיבית היא טכניקה שחוללה מהפכה באסטרונומיה מבוססת קרקע באמצעות יכולתה להסיר את טשטוש אור הכוכבים שגורם האטמוספרה של כדור הארץ. הדרישה שלו ל"כוכב מורה דרך "בהיר יחסית באותו שדה ראיה כמו מושא המחקר המדעי, הגבילה בדרך כלל את השימוש ב- AO לאחוז אחד מהחפצים בשמיים.
כדי להתגבר על מגבלה זו, בשנת 1994 W.M. מצפה הכוכבים של קק החל לעבוד עם המעבדות הלאומיות של לורנס ליוורמור (LLNL) לפיתוח מערכת כוכבי מדריך מלאכותית. באמצעות לייזר כדי ליצור כוכב וירטואלי? אסטרונומים יכולים לחקור כל אובייקט בסביבת אובייקטים חלשים בהרבה (עד 19) עם אופטיקה אדפטיבית ולהפחית את התלות שלו בכוכבי מדריך בהירים, המופיעים בטבעיות. פעולה זו תגדיל את כיסוי השמיים עבור מערכת האופטיקה האדפטית של קק מאחוז מוערך של כל העצמים בשמיים, ליותר מ 80 אחוז.
"יכולת חדשה זו של שימוש בכוכב מדריך לייזר עם טלסקופ גדול הזמינה את האסטרונומים להתחיל לחקור את שמי הלילה בצורה הרבה יותר מקיפה," אמר אדם קונטוס, מהנדס אופטיקה ב- W.M. מצפה הכוכבים של קק. "בעתיד, הייתי מצפה שרוב המצפים הגדולים יתקנו מערכות דומות כדי לנצל את השיפור המדהים הזה ליכולות ה- AO שלהם."
בינואר 2001, לאחר יותר משבע שנים בפיתוח, צוותי Keck ו- LLNL חגגו את השלמת מערכת הכוכבים מדריך לייזר של הקק. הכוכב המלאכותי מתבטא כאשר אור ממכוון לייזר צבעוני של 15 וואט גורם לשכבה של אטומי נתרן באופן טבעי לזוהר כ- 90 ק"מ מעל פני כדור הארץ. יידרשו שנתיים נוספות של מחקר ועיצוב מתוחכמים עד שניתן יהיה לשלב את מערכת הלייזר במערכת האופטיקה האדפטית של Keck II.
בשעות הבוקר המוקדמות של 20 בספטמבר, כל מערכות המשנה התאגדו לבסוף כדי לחשוף את היכולת הייחודית של מערכת ה- KGS LGS AO ואת הפוטנציאל שלה לפתור חפצים קלושים במיוחד. המערכת ננעלה על כוכב בעוצמה ה -15, חבר בינארי T Tauri ידוע בשם HK Tau וחשף פרטים על הדיסק העגומי של הכוכב המלווה. זו הייתה הפעם הראשונה שמערכת אופטיקה אדפטיבית בטלסקופ גדול מאוד השתמשה אי פעם בכוכב מדריך מלאכותי בכדי לפתור חפץ קלוש.
אתגר מרכזי שעומד בפני צוות ה- LGS AO היה עד כמה הצליחו המאמצים לשלב ולהשיג מדידות ביצועים טובים עבור כל תת-מערכת נדרשת. חששות מכוח הלייזר ואיכות הספוט שלו, תפעול מערכת בקרת התעבורה בלייזר, יכולתם של החיישנים החדשים לנעול על כוכבי מדריך חלשים יותר, ויכולת למטב את איכות התמונה באמצעות הבנה מדויקת של הסטיות שיכולות להיות לא נמדד באמצעות כוכב מדריך הלייזר, כולם הובחנו בתצפית בערב.
"האור הראשון היה מאמץ צוות מעולה," אמר ד"ר פיטר ויצינוביץ ', ראש צוות צוות האופטיקה האדפטיבית ב- W.M. "זה היה משביע רצון מאוד שכל אחת מתתי המערכות הרבות יביאו כל כך טוב בניסיון הראשון שלנו. אם לצטט את וירג'יל, 'Audentes Fortuna Juvat', ההון מעדיף את הנועזים. "
איכות תמונות האור הראשונות של LGS AO הייתה גבוהה במיוחד. בזמן שננעלה על כוכב בעוצמה 14, מערכת ה- LGS AO של Keck רשמה "יחסי Strehl" של 36 אחוזים (באורך גל של 2.1 מיקרון, זמן חשיפה של 30 שניות, איור 3), לעומת ארבעה אחוזים עבור תמונות לא מתוקנות. יחסי Strehl מודדים את המידה בה מערכת אופטית מתקרבת לשלמות "מוגבלת דיפרקציה", או מגבלת הביצועים התיאורטיים, של הטלסקופ.
מדד ביצועים נוסף, "הרוחב המלא בחצי מקסימום" (FWHM), עבור הכוכב הזה בעוצמה ה -14 היה 50 מילי-קשת, לעומת 183 מילי-קשת למשך התמונה הלא-מתוקנת. מדידות FWHM עוזרות לאסטרונומים לקבוע את הקצוות בפועל של אובייקט, שם הגילוי עשוי להיות לא מדויק או קשה לקבוע. המדידה של 50 מיליארד-קשת בערך שווה ערך ליכולת להבחין בין זוג פנסי מכונית בניו יורק בעת ששהו בלוס אנג'לס.
לאורך כל הערב, כוכב מדריכי הלייזר החזיק יציב ובהיר, מאיר בעוצמה משוערת של 9.5, בערך פי 25 יותר מהמחשבה ממה שהעין האנושית יכולה לראות, אך אידיאלית למערכת האופטיקה האדפטית של קק כדי למדוד ולתקן עבור עיוותים אטמוספריים.
עבודות נוספות מתבצעות לפני שמערכת Keck LGS AO יכולה להיחשב כפעולה מלאה. מערכת Keck LGS AO תהיה זמינה למדעי הסיכון המשותף המוגבלים בשנה הבאה, עם פריסה מלאה לקהילת המשתמשים בקק בשנת 2005.
ד"ר דיוויד לה מיגנט, מדען מכשירי אופטיקה אדפטיבית ב- W.M. "אפילו עם הבדיקה הראשונה הזו, אסטרונומים כבר מתנצלים להשתמש במערכת כוכבי מדריך הלייזר כדי ללמוד גלקסיות רחוקות ברזולוציה וכוח חסרי תקדים. מצפה הכוכבים של קק, האיגוד לקליפורניה למחקר באסטרונומיה. "עד השנה הבאה, אופטיקה אדפטיבית תשמש לחקר ההיסטוריה העשירה של הגלקסיות המוקדמות."
את חשיבותה של פריצת דרך זו לאסטרונומיה עולמית סיכמה ד"ר מאט מאונט, מנהל מצפה הכוכבים תאומים, המפעיל תאומים טלסקופים בגובה 8 מטרים, אחד על מאונה קאה ואחד בסרו פאצ'ון בצ'ילה: "זו אבן דרך קריטית לכל אסטרונומיה מבוססת קרקע, לא רק לדור הנוכחי שלנו של טלסקופים בכיתה שמונה עד 10 מטרים, אלא גם עבור החלומות שלנו לטלסקופים בגובה 30 מטר. "
חברי הצוות האחראים על מערכת ה- KGS LGS AO הם אנטונין בוש, ג'ייסון צ'ין, אדם קונטוס, סקוט הרטמן, אריק ג'והנסון, רוברט לאפון, דייויד לה מינינט, כריס ניימן, פול סטומסקי, דאג סאמרס, מרקוס ואן דאם ופיטר ויצינוביץ ', כולם מה- WM הצוות נתן תודה מיוחדת למשתפי הפעולה שלהם ב- LLNL: די פנינגטון, קרטיס בראון ופאם דנפורת '.
מערכת אופטיקה אדפטיבית של מדריך מדריך הלייזר מומנה על ידי ה- W.M. קרן קק.
W.M. מצפה הכוכבים של קק מופעל על ידי האיגוד הקליפורני למחקר באסטרונומיה, שותפות מדעית של מכון הטכנולוגיה בקליפורניה.
המקור המקורי: פרסום חדשות Keck
