Credito di immagine :: Keck
L'osservatorio Keck II di 10 metri ha fatto un importante passo avanti di recente quando ha iniziato le osservazioni con il suo nuovo sistema di ottica adattiva. Il sistema utilizza un laser per creare una stella falsa a circa 90 chilometri in alto nel cielo - un computer può quindi utilizzarlo per calcolare come rimuovere l'effetto dei disturbi atmosferici. L'ottica adattiva è stata utilizzata su telescopi più piccoli, ma questa è la prima volta che viene impiegata su un telescopio grande come il potente Keck II; ci sono voluti nove anni per adattare l'osservatorio.
Una pietra miliare importante nella storia astronomica ha avuto luogo recentemente al W.M. Keck Observatory quando gli scienziati, per la prima volta, hanno usato un laser per creare una stella guida artificiale sul telescopio Keck II da 10 metri per correggere la sfocatura di una stella con ottica adattiva (AO). Le stelle guida laser sono state utilizzate su telescopi più piccoli, ma questo è il loro primo utilizzo riuscito sull'attuale generazione dei più grandi telescopi del mondo. L'immagine risultante (Figura 1), catturata dalla telecamera a infrarossi NIRC2, è stata la prima dimostrazione di un sistema di ottica adattiva a stella guida laser (LGS AO) su un grande telescopio. Al termine, il sistema LGS AO segnerà una nuova era dell'astronomia in cui gli astronomi saranno in grado di vedere praticamente qualsiasi oggetto nel cielo con la chiarezza dell'ottica adattiva.
"Questo è uno dei momenti più gratificanti in tutti i miei anni a Keck", ha osservato il dott. Frederic Chaffee, direttore del W.M. Keck Observatory la sera sono state fatte le osservazioni. “Come ogni risultato positivo della prima luce, c'è ancora molto da fare prima che il sistema possa essere considerato operativo. Ma anche come qualsiasi risultato positivo di prima luce, mostra che può essere fatto e ci dà un grande ottimismo sul fatto che i nostri obiettivi non sono sogni impossibili, ma sono invece realtà realizzabili.
L'ottica adattiva è una tecnica che ha rivoluzionato l'astronomia terrestre grazie alla sua capacità di rimuovere la sfocatura della luce delle stelle causata dall'atmosfera terrestre. Il suo requisito di una "stella guida" relativamente brillante nello stesso campo visivo dell'oggetto scientifico di studio ha generalmente limitato l'uso dell'AO a circa l'uno percento degli oggetti nel cielo.
Per superare questa limitazione, nel 1994 il W.M. Keck Observatory ha iniziato a lavorare con Lawrence Livermore National Labs (LLNL) per sviluppare un sistema di stelle guida artificiali. Usando un laser per creare una "stella virtuale"? gli astronomi possono studiare qualsiasi oggetto in prossimità di oggetti molto più deboli (fino alla 19esima magnitudine) con ottica adattiva e ridurre la sua dipendenza da stelle guida luminose e naturali. Ciò aumenterà la copertura del cielo per il sistema di ottica adattiva Keck dall'uno percento stimato di tutti gli oggetti nel cielo, a oltre l'80 percento.
"Questa nuova capacità di utilizzare una stella guida laser con un grande telescopio ha invitato gli astronomi a iniziare a esplorare il cielo notturno in un modo molto più completo", ha affermato Adam Contos, ingegnere ottico presso il W.M. Osservatorio di Keck. "In futuro, mi aspetto che la maggior parte degli osservatori più importanti installerà sistemi simili per trarre vantaggio da questo incredibile miglioramento delle loro capacità AO".
Nel gennaio 2001, dopo oltre sette anni di sviluppo, i team di Keck e LLNL hanno celebrato il completamento del sistema a stella con guida laser Keck. La stella artificiale si manifesta quando la luce proveniente da un laser a colorante da 15 watt fa brillare uno strato naturale di atomi di sodio a circa 90 km (56 miglia) sopra la superficie terrestre. Ci vorrebbero altri due anni di sofisticata ricerca e progettazione prima che il sistema laser possa essere integrato nel sistema di ottica adattiva Keck II.
Nelle prime ore del mattino del 20 settembre, tutti i sottosistemi si sono finalmente riuniti per rivelare la capacità unica del sistema Keck LGS AO e il suo potenziale per risolvere oggetti estremamente deboli. Il sistema si è bloccato su una stella di magnitudo 15, un membro di un noto binario T Tauri chiamato HK Tau e ha rivelato i dettagli del disco circumstellare della stella compagna. Era la prima volta che un sistema di ottica adattiva su un telescopio molto grande aveva mai usato una stella guida artificiale per risolvere un debole oggetto.
Una delle sfide principali che il team LGS AO ha dovuto affrontare è stato il successo degli sforzi per integrare e ottenere buone misurazioni delle prestazioni per ciascun sottosistema richiesto. Preoccupazioni per la potenza del laser e la sua qualità spot, il funzionamento del sistema di controllo del traffico laser, la capacità dei nuovi sensori di bloccare stelle guida più deboli e la capacità di ottimizzare la qualità dell'immagine attraverso una comprensione accurata delle aberrazioni che potrebbero non essere misurati usando la stella guida laser, sono stati tutti presi in considerazione nell'osservazione della sera.
"La prima luce è stata un superbo sforzo di squadra", ha dichiarato il Dr. Peter Wizinowich, leader del team di ottica adattiva presso W.M. “È stato molto soddisfacente avere ciascuno dei numerosi sottosistemi che ha funzionato così bene al nostro primo tentativo. Per citare Virgilio, "Audentes Fortuna Juvat", la fortuna aiuta gli audaci ".
La qualità delle immagini della prima luce di LGS AO era estremamente elevata. Mentre era bloccato su una stella di magnitudo 14, il sistema Keck LGS AO registrava "rapporti Strehl" del 36 percento (con lunghezza d'onda di 2,1 micron, tempo di esposizione di 30 secondi, Figura 3), rispetto al quattro percento per immagini non corrette. I rapporti di Strehl misurano il grado in cui un sistema ottico si avvicina alla perfezione "limitata dalla diffrazione" o al limite teorico delle prestazioni del telescopio.
Un'altra metrica di prestazione, la "larghezza massima a metà massimo" (FWHM), per questa stella di 14 ° magnitudine era di 50 millesimi di secondo, rispetto ai 183 millesimi di secondo per l'immagine non corretta. Le misurazioni FWHM aiutano gli astronomi a determinare i bordi effettivi di un oggetto, dove il rilevamento può essere impreciso o difficile da determinare. La misurazione di 50 millesimi di secondo equivale quasi alla capacità di distinguere una coppia di fari di automobili a New York mentre si trovava a Los Angeles.
Per tutta la sera, la stella della guida laser è rimasta ferma e luminosa, brillando ad una magnitudine approssimativa di 9,5, circa 25 volte più debole di quanto l'occhio umano possa vedere, ma ideale per il sistema di ottica adattiva Keck per misurare e correggere le distorsioni atmosferiche.
Sono in corso ulteriori lavori prima che il sistema Keck LGS AO possa essere considerato pienamente operativo. Il sistema KS LGS AO sarà disponibile per la scienza a rischio condiviso limitato il prossimo anno, con il pieno spiegamento alla comunità di utenti Keck nel 2005.
"Anche con questo primo test, gli astronomi stanno già chiedendo a gran voce di utilizzare il sistema stellare con guida laser per studiare galassie distanti con una risoluzione e una potenza senza precedenti", ha affermato il dott. David Le Mignant, scienziato adattivo di strumenti ottici presso il W.M. Keck Observatory, California Association for Research in Astronomy. "Entro il prossimo anno, l'ottica adattiva sarà utilizzata per studiare la ricca storia della formazione delle prime galassie."
L'importanza di questa svolta per l'astronomia mondiale è stata riassunta dal Dr. Matt Mountain, direttore dell'Osservatorio Gemini, che gestisce due telescopi gemelli da 8 metri, uno su Mauna Kea e uno su Cerro Pachon in Cile: “Questa è una pietra miliare fondamentale per tutta l'astronomia terrestre, non solo per la nostra attuale generazione di telescopi di classe da 8 a 10 metri, ma anche per i nostri sogni di telescopi da 30 metri. "
I membri del team responsabili del sistema Keck LGS AO sono Antonin Bouchez, Jason Chin, Adam Contos, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Chris Neyman, Paul Stomski, Doug Summers, Marcos van Dam e Peter Wizinowich, tutti dalla WM Il team ha ringraziato in modo particolare i loro collaboratori di LLNL: Dee Pennington, Curtis Brown e Pam Danforth.
Il sistema di ottica adattiva della stella guida laser è stato finanziato dalla W.M. Fondazione Keck.
The W.M. Keck Observatory è gestito dalla California Association for Research in Astronomy, una partnership scientifica del California Institute of Technology.
Fonte originale: Keck News Release
