- Оштрији поглед са једног телескопа: Обично, астрономи повезују више телескопа заједно да би добили најјасније слике удаљених звезда и галаксија. Тим предвођен УЦЛА је сада постигао рекордан детаљ звезде бета Цанис Минорис користећи само један телескоп опремљен револуционарним уређајем који се зове фотонски фењер.
- Како то ради: Фотонски фењер дели светлост звезда на много финих канала који хватају суптилне просторне обрасце. Напредне рачунарске технике затим комбинују ове канале да би поново изградили слику високе резолуције испуњену детаљима који би иначе били изгубљени.
- Нова граница за астрономију: Овај иновативни приступ могао би омогућити научницима да истражују објекте који су мањи, слабији и удаљенији него икада раније, нудећи свеж увид у скривену структуру универзума и подстакнувши нова открића.
Пробојни поглед са једног телескопа
По први пут, астрономи су користили нову методу снимања на земаљском телескопу како би ухватили најдетаљнији поглед на диск који окружује удаљену звезду. Предвођени истраживачима УЦЛА, достигнуће је открило скривене структуре које никада раније нису виђене. Овај пробој отвара пут научницима да проучавају финије детаље звезда, планета и других небеских објеката, потенцијално трансформишући начин на који истражујемо универзум.
Способност телескопа да открије слабе или удаљене објекте зависи од његове величине. Већи телескопи могу прикупити више светлости, омогућавајући им да виде затамњене мете и производе оштрије слике. Највиши нивои детаља се обично постижу повезивањем више телескопа заједно како би се формирао низ. Изградња ових великих инструмената, или њихово повезивање, дуго је била кључ за постизање прецизности потребне за откривање нових космичких карактеристика.
Искориштавање светлости помоћу фотонске лампе
Користећи уређај који се зове фотонски фењер, астрономи сада могу боље да искористе светлост прикупљену телескопом за производњу слика изузетно високе резолуције. Детаљи овог открића појављују се у Астропхисицал Јоурнал Леттерс.
„У астрономији, најоштрији детаљи слике се обично добијају повезивањем телескопа. Али ми смо то урадили са једним телескопом тако што смо његову светлост убацили у специјално дизајнирано оптичко влакно, названо фотонски фењер. Овај уређај дели светлост звезда у складу са својим обрасцима флуктуације, задржавајући суптилне детаље који би иначе били изгубљени. Поновним састављањем резултата мерења диска могли бисмо да реконструишемо веома високу резолуцију. оближња звезда“, рекао је први аутор и докторски кандидат УЦЛА Иоо Јунг Ким.
Фотонски фењер дели долазну светлост на више канала на основу начина на који је светлосни таласни фронт обликован, слично као раздвајање нота музичког акорда. Такође дели светлост по боји, стварајући спектар налик дуги. Уређај су дизајнирали и изградили Универзитет у Сиднеју и Универзитет Централне Флориде, а део је инструмента ФИРСТ-ПЛ, који су развили и воде Париска опсерваторија и Универзитет на Хавајима. Овај систем је инсталиран на Субару Цоронаграпхиц Ектреме Адаптиве Оптицс инструменту на Субару телескопу на Хавајима, којим управља Национална астрономска опсерваторија Јапана.
„Оно што ме највише узбуђује је то што овај инструмент комбинује најсавременију фотонику са прецизним инжењерингом урађеним овде на Хавајима“, рекао је Себастијен Виевард, члан факултета у Иницијативи за свемирске науке и инжењерство на Универзитету Хаваја који је помогао у вођењу изградње. „То показује како сарадња широм света и различитих дисциплина може буквално да промени начин на који видимо космос.
Прелазак преко традиционалних граница снимања
Овај метод раздвајања и анализе светлости омогућава нови начин да се виде фини детаљи, постижући оштрију резолуцију од традиционалних телескопских камера.
„За било који телескоп дате величине, таласна природа светлости ограничава финоћу детаља које можете да посматрате традиционалним камерама за снимање. Ово се зове граница дифракције, а наш тим је радио на коришћењу фотонске лампе да унапреди оно што је могуће постићи на овој граници“, рекао је професор физике и астрономије УЦЛА Мајкл Фицџералд.
„Овај рад демонстрира потенцијал фотонских технологија да омогуће нове врсте мерења у астрономији“, рекао је Немања Јовановић, ко-вођа студије на Калифорнијском технолошком институту. „Тек смо почели. Могућности су заиста узбудљиве.“
У почетку су се истраживачи суочили са великим изазовом: турбуленцијама у Земљиној атмосфери. Исти светлуцави ефекат који чини да далеки хоризонти изгледају таласасти током врелог дана изазива треперење и изобличење звездане светлости док путује кроз ваздух. Да би то исправио, тим Субару Телесцопе је користио адаптивну оптику, технологију која се континуирано прилагођава како би поништила ова изобличења и стабилизовала светлосне таласе у реалном времену.
„Потребно нам је веома стабилно окружење за мерење и опоравак просторних информација помоћу овог влакна“, рекао је Ким. „Чак и са адаптивном оптиком, фотонски фењер је био толико осетљив на флуктуације таласног фронта да сам морао да развијем нову технику обраде података како бих филтрирао преосталу атмосферску турбуленцију.“
Истражите Бета Цанис Минорис у задивљујућим детаљима
Тим је тестирао своју технику посматрањем звезде бета Малог пса (β ЦМи), удаљене око 162 светлосне године у сазвежђу Мали пси. Ова звезда је окружена водоничним диском који се брзо окреће. Како се гас у диску креће, страна која ротира према Земљи изгледа плавија, док страна која се удаљава изгледа црвеније, што је резултат Доплеровог ефекта (исти феномен који мења висину звука аутомобила у покрету). Ова померања боја благо мењају привидни положај звездане светлости у зависности од њене таласне дужине.
Применом нових рачунарских метода, истраживачи су измерили ове промене положаја засноване на бојама са око пет пута већом прецизношћу него икада раније. Осим што су потврдили ротацију диска, открили су да је искривљен.
„Нисмо очекивали да ћемо открити овакву асиметрију и биће задатак астрофизичара који моделирају ове системе да објасне њено присуство“, рекао је Ким.
Нови начин да се види универзум
Овај иновативни приступ ће омогућити астрономима да посматрају мање и удаљеније објекте са невиђеном јасноћом. То може помоћи у решавању дуготрајних космичких мистерија и, као у случају искривљеног диска око β ЦМи, открити потпуно нове.
Пројекат је укључивао међународну сарадњу која је укључивала научнике из Иницијативе за свемирске науке и инжењерство на Универзитету Хаваја, Националне астрономске опсерваторије Јапана, Калифорнијског института за технологију, Универзитета Аризоне, Астробиолошког центра у Јапану, Париске опсерваторије, Универзитета Централне Флориде, Универзитета у Сиднеју и Универзитета у Калифорнији Санта Цруз.
