Crédito de imagem :: Keck
O observatório Keck II de 10 metros deu um importante passo adiante recentemente, ao iniciar as observações com seu novo sistema de óptica adaptativa. O sistema usa um laser para criar uma estrela falsa a cerca de 90 quilômetros de altura no céu - um computador pode usá-lo para calcular como remover o efeito de distúrbios atmosféricos. A óptica adaptativa foi usada em telescópios menores, mas é a primeira vez que é empregada em um telescópio tão grande quanto o poderoso Keck II; foram necessários nove anos para adaptar o observatório.
Um marco importante na história astronômica ocorreu recentemente no W.M. Observatório Keck, quando os cientistas, pela primeira vez, usaram um laser para criar uma estrela-guia artificial no telescópio Keck II de 10 metros para corrigir o embaçamento de uma estrela com óptica adaptativa (AO). As estrelas-guia a laser foram usadas em telescópios menores, mas esse é o primeiro uso bem-sucedido na geração atual dos maiores telescópios do mundo. A imagem resultante (Figura 1), capturada pela câmera infravermelha NIRC2, foi a primeira demonstração de um sistema ótico adaptativo a laser guia em estrela (LGS AO) em um grande telescópio. Quando concluído, o sistema LGS AO marcará uma nova era da astronomia, na qual os astrônomos poderão ver praticamente qualquer objeto no céu com a clareza da óptica adaptativa.
"Este é um dos momentos mais gratificantes de todos os meus anos na Keck", comentou o Dr. Frederic Chaffee, diretor da W.M. Observatório Keck na noite em que as observações foram feitas. “Como qualquer resultado positivo à primeira luz, há muito a ser feito antes que o sistema possa ser considerado operacional. Mas também como qualquer resultado positivo à primeira luz, mostra que isso pode ser feito e nos dá um grande otimismo de que nossos objetivos não são sonhos impossíveis, mas sim realidades atingíveis. ”
A óptica adaptativa é uma técnica que revolucionou a astronomia terrestre através de sua capacidade de remover o embaçamento da luz das estrelas causado pela atmosfera terrestre. Sua exigência de uma “estrela guia” relativamente brilhante no mesmo campo de visão que o objeto científico de estudo geralmente limita o uso de AO a cerca de um por cento dos objetos no céu.
Para superar essa restrição, em 1994 o W.M. O Observatório Keck começou a trabalhar com o Lawrence Livermore National Labs (LLNL) para desenvolver um sistema artificial de estrelas-guia. Usando um laser para criar uma? Estrela virtual? os astrônomos podem estudar qualquer objeto nas proximidades de objetos muito mais fracos (até a magnitude 19) com óptica adaptativa e reduzir sua dependência de estrelas-guia brilhantes e naturais. Isso aumentará a cobertura do céu para o sistema de óptica adaptativa Keck de um por cento estimado de todos os objetos no céu para mais de 80 por cento.
"Essa nova capacidade de usar uma estrela-guia a laser com um grande telescópio convidou os astrônomos a começar a explorar o céu noturno de uma maneira muito mais abrangente", disse Adam Contos, engenheiro óptico da WM. Observatório Keck. "No futuro, eu esperaria que a maioria dos observatórios importantes instalasse sistemas semelhantes para aproveitar esse incrível aprimoramento de suas capacidades de AO".
Em janeiro de 2001, depois de mais de sete anos em desenvolvimento, as equipes Keck e LLNL comemoraram a conclusão do sistema estrela guia laser Keck. A estrela artificial ocorre quando a luz de um laser de 15 watts de corante faz com que uma camada natural de átomos de sódio brilhe cerca de 90 km (56 milhas) acima da superfície da Terra. Levaria mais dois anos de pesquisa e design sofisticados antes que o sistema a laser pudesse ser integrado ao sistema de óptica adaptativa Keck II.
Nas primeiras horas da manhã do dia 20 de setembro, todos os subsistemas finalmente se reuniram para revelar a capacidade exclusiva do sistema Keck LGS AO e seu potencial para resolver objetos extremamente fracos. O sistema travou em uma estrela de 15ª magnitude, membro de um conhecido binário T Tauri chamado HK Tau e revelou detalhes do disco circunstancial da estrela companheira. Foi a primeira vez que um sistema óptico adaptativo em um telescópio muito grande já usou uma estrela-guia artificial para resolver um objeto fraco.
Um dos principais desafios enfrentados pela equipe da LGS AO foi o êxito dos esforços para integrar e obter boas medições de desempenho para cada subsistema necessário. Preocupações com o poder do laser e sua qualidade pontual, a operação do sistema de controle de tráfego a laser, a capacidade dos novos sensores de bloquear estrelas-guia mais fracas e a capacidade de otimizar a qualidade da imagem através de um entendimento preciso das aberrações que poderiam não medidos usando a estrela guia do laser, foram todos incluídos na observação da noite.
"A primeira luz foi um excelente esforço de equipe", disse Peter Wizinowich, líder da equipe de óptica adaptativa da W.M. “Foi muito gratificante ter cada um dos muitos subsistemas com um desempenho tão bom em nossa primeira tentativa. Para citar Virgil, 'Audentes Fortuna Juvat', a sorte favorece os ousados. ”
A qualidade das primeiras imagens da LGS AO era extremamente alta. Enquanto bloqueado em uma estrela de magnitude 14, o sistema Keck LGS AO registrou "taxas de Strehl" de 36% (comprimento de onda de 2,1 mícron, tempo de exposição de 30 segundos, Figura 3), comparado a quatro por cento para imagens não corrigidas. As proporções de Strehl medem o grau em que um sistema óptico se aproxima da perfeição "limitada por difração", ou o limite teórico de desempenho, do telescópio.
Outra métrica de desempenho, a “largura total na metade do máximo” (FWHM), para esta estrela de magnitude 14 foi de 50 mili-segundos de arco, em comparação com 183 mili-segundos de imagem não corrigida. As medições FWHM ajudam os astrônomos a determinar as arestas reais de um objeto, onde a detecção pode ser imprecisa ou difícil de determinar. A medição de 50 mili-segundos de arco é equivalente a ser capaz de distinguir um par de faróis de carros em Nova York enquanto estiver em Los Angeles.
Durante a noite, a estrela guia do laser manteve-se estável e brilhante, brilhando em uma magnitude aproximada de 9,5, cerca de 25 vezes mais fraca do que o olho humano pode ver, mas ideal para o sistema óptico adaptável Keck medir e corrigir distorções atmosféricas.
Trabalhos adicionais estão em andamento antes que o sistema Keck LGS AO possa ser considerado totalmente operacional. O sistema Keck LGS AO estará disponível para a ciência de risco compartilhada limitada no próximo ano, com implantação completa na comunidade de usuários Keck em 2005.
"Mesmo com apenas este primeiro teste, os astrônomos já estão clamando para usar o sistema de estrelas-guia a laser para estudar galáxias distantes com uma resolução e potência sem precedentes", disse o Dr. David Le Mignant, cientista de instrumentos de óptica adaptativa da W.M. Observatório Keck, Associação da Califórnia para Pesquisa em Astronomia. "Até o próximo ano, a óptica adaptativa será usada para estudar a rica história da formação das galáxias primitivas".
A importância desse avanço para a astronomia mundial foi resumida pelo Dr. Matt Mountain, diretor do Observatório Gemini, que opera telescópios duplos de 8 metros, um no Mauna Kea e outro no Cerro Pachon no Chile: “Este é um marco crítico para toda a astronomia terrestre, não apenas para a atual geração de telescópios da classe de oito a 10 metros, mas também para os nossos sonhos com telescópios de 30 metros. ”
Os membros da equipe responsáveis pelo sistema Keck LGS AO são 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. do WM A equipe agradeceu especialmente aos colaboradores do LLNL: Dee Pennington, Curtis Brown e Pam Danforth.
O sistema de óptica adaptativa a laser guide star foi financiado pela W.M. Fundação Keck.
O W.M. O Observatório Keck é operado pela Associação da Califórnia para Pesquisa em Astronomia, uma parceria científica do Instituto de Tecnologia da Califórnia.
Fonte original: Keck News Release
