Астрономы из Аризонского университета, обсерватории Арчетри недалеко от Флоренции, Италия, и обсерватории Карнеги разработали новый тип камеры, которая позволяет ученым делать более четкие изображения ночного неба, чем когда-либо прежде.
Команда разрабатывала эту технологию более 20 лет в обсерваториях в Аризоне, совсем недавно на Большом бинокулярном телескопе, или LBT, и теперь развернула последнюю версию этих камер в высокогорной пустыне Чили в 6,5-метровый телескоп Magellan.
«Было очень интересно увидеть, как эта новая камера делает ночное небо более четким, чем когда-либо прежде», - сказал профессор астрономии из Университета Австралии Лэрд Клоуз, главный научный сотрудник проекта.«Впервые мы можем делать изображения с длинной выдержкой, которые разрешают объекты размером всего 0,02 угловых секунды в поперечнике, что эквивалентно десятицентовой монете, видимой с расстояния более ста миль. При таком разрешении вы могли бы увидеть бейсбольный ромб на Луне."
Двукратное улучшение по сравнению с прошлыми усилиями основано на том факте, что впервые телескоп с главным зеркалом большого диаметра используется для цифровой фотографии с его теоретическим пределом разрешения в видимых длинах волн - свет, который может воспринимать человеческий глаз. см.
«По мере того, как мы движемся к более коротким длинам волн, резкость изображения улучшается», - сказал Джаред Мэйлс, научный сотрудник NASA Sagan из отдела астрономии UA. «До сих пор большие телескопы могли делать теоретически самые четкие фотографии только в инфракрасном или длинноволновом свете, но наша новая камера может делать фотографии, которые в два раза четче в видимом спектре света».
Эти изображения также по крайней мере в два раза четче, чем то, что может сделать космический телескоп Хаббла, потому что телескоп Магеллана с его зеркалом диаметром 21 фут намного больше, чем телескоп Хаббла с его 8-футовым зеркалом. До сих пор Хаббл всегда производил наилучшие изображения в видимом свете, поскольку даже большой наземный телескоп со сложными камерами для формирования изображений с адаптивной оптикой мог делать только размытые изображения в видимом свете.
Чтобы преодолеть атмосферную турбулентность, которая мешает работе наземных телескопов, вызывая размытие изображения, команда Клоуза разработала очень мощную адаптивную оптическую систему, которая плавает в тонком (1/16 дюйма) изогнутом стеклянном зеркале (2,8 фута). поперек) в магнитном поле на высоте 30 футов над главным зеркалом телескопа.
Это так называемое адаптивное вторичное зеркало (ASM) может изменять свою форму в 585 точках на своей поверхности 1000 раз в секунду, противодействуя эффектам размытия атмосферы.
«В результате мы можем видеть видимое небо более четко, чем когда-либо прежде», - сказал Клоуз. «Это почти как телескоп с 21-футовым зеркалом в космосе».
Новая система адаптивной оптики, получившая название MagAO от «Magellan Adaptive Optics», уже сделала несколько важных научных открытий, опубликованных сегодня в трех научных статьях в Astrophysical Journal. Пока система тестировалась и получила то, что астрономы называют «первым светом», команда направила ее на известную и хорошо изученную массивную звезду, которая дает Большую туманность Ориона (Объект M42) большую часть своего УФ-излучения. Туманность Ориона, расположенная чуть ниже Пояса Ориона, видна как пятно света даже в обычный бинокль.
Считающаяся молодой в возрасте около 1 миллиона лет, эта звезда, названная Theta 1 Ori C, ранее была известна как двойная звездная пара, состоящая из двух звезд, названных C1 и C2. Однако расстояние между ними настолько мало (примерно среднее расстояние между Землей и Ураном), что астрономам так и не удалось разглядеть знаменитую пару на прямом снимке с телескопа..
Как только MagAO и его видимая научная камера под названием VisAO были направлены на Theta Ori 1 C, результаты были немедленными.
«Я фотографировал Theta 1 Ori C более 20 лет и никогда не мог напрямую увидеть, что это на самом деле две звезды», - сказал Клоуз. «Но как только мы включили систему MagAO, она красиво разделилась на две звезды».
В другом результате MagAO пролил свет на другую загадку: как планеты формируются из дисков пыли и газа под воздействием сильного ионизирующего света, называемого звездным ветром, исходящего от массивной звезды, такой как Theta 1 Ori C, которая примерно в 44 раза больше массы Солнца?
Команда использовала MagAO и VisAO для поиска красного света от ионизированного газообразного водорода, чтобы проследить, как сильное ультрафиолетовое излучение и звездный ветер от Theta 1 Ori C влияют на диски вокруг соседних звезд.
«Рядом с Тета 1 Ори С находятся две очень молодые звезды, окруженные дисками из газа и пыли», - сказал Я-Лин Ву, аспирант и ведущий автор одной из публикаций. «Theta 1 Ori C бьет по этим дискам звездным ветром и ультрафиолетовым излучением. Похоже, что сильный ветер отклоняет их назад».
Фото MagAO показало, что две звезды и их протопланетные диски сильно искажены в форме слезы, поскольку сильный ультрафиолетовый свет и ветер создают ударные фронты и тянут газ по ветру от пары.
Распределение газа и пыли в молодых планетных системах - еще одна нерешенная проблема формирования планет. Команда использовала одновременную/спектральную дифференциальную визуализацию VisAO, или SDI, для оценки массы другого интригующего объекта в туманности Ориона: одной из немногих звезд в Орионе, имеющих редкий «силуэтный диск». Камера SDI позволила убрать свет от звезды на очень высоком уровне, впервые предоставив четкий обзор внутренних областей силуэта.
«Диск находится перед яркой туманностью Ориона, поэтому мы видим темную тень, отбрасываемую пылью в диске, поглощающую фоновый свет туманности», - говорит Кейт Фоллетт, аспирант и ведущий автор одного из исследований. из трех статей, опубликованных в Astrophysical Journal. «Представьте мотылька, летящего по яркому киноэкрану: его тело будет казаться непрозрачным, а крылья - частично прозрачными. Наш инструмент SDI позволяет нам вглядываться в силуэт и отслеживать, сколько пыли находится в каждом месте на диске, основываясь на том, как прозрачный или непрозрачный он."
«Мы были удивлены, обнаружив, что количество ослабленного света от туманности никогда не достигало непрозрачной точки», - сказала она. «Кажется, что на внешних частях этого диска меньше пыли, чем мы ожидали».
«Важно понять, как пыль располагается в этих объектах, потому что эта пыль и газ - это то, что природа использует для создания планет», - объяснил Клоуз. «Наши новые возможности визуализации показали, что во внешней части диска очень мало пыли и газа».
По словам Клоуза, силуэт диска в какой-то момент мог быть близок к массивной звезде Theta 1 Ori C, которая могла сдуть внешнюю пыль и газ.
«Это говорит нам кое-что о дисках, формирующих планеты в этих плотных звездных питомниках», - сказал Клоуз. «Похоже, существует предел для образования массивных планет очень далеко от их родительских звезд. Одним из возможных объяснений может быть присутствие массивной звезды, такой как Theta 1 Ori C, удаляющей внешний газ и пыль."