เครดิตรูปภาพ :: Keck
หอสังเกตการณ์ Keck II ขนาด 10 เมตรก้าวไปข้างหน้าอย่างก้าวกระโดดเมื่อไม่นานมานี้เมื่อเริ่มการสำรวจด้วยระบบทัศนศาสตร์แบบปรับตัวใหม่ ระบบใช้เลเซอร์เพื่อสร้างดาวปลอมขึ้นไปบนท้องฟ้าประมาณ 90 กิโลเมตรจากนั้นคอมพิวเตอร์สามารถใช้สิ่งนี้เพื่อคำนวณวิธีกำจัดผลกระทบจากการรบกวนของบรรยากาศ Adaptive optics ถูกใช้กับกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็ก แต่นี่เป็นครั้งแรกที่มีการใช้กล้องดูดาวขนาดใหญ่เท่ากับ Keck II อันยิ่งใหญ่ ใช้เวลาเก้าปีในการปรับตัวของหอดูดาว
เหตุการณ์สำคัญในประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์เกิดขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้ที่ W.M. หอสังเกตการณ์ Keck เมื่อนักวิทยาศาสตร์เป็นครั้งแรกที่ใช้เลเซอร์เพื่อสร้างดาวนำทางเทียมบนกล้องโทรทรรศน์ Keck II ขนาด 10 เมตรเพื่อแก้ไขการเบลอของดาวด้วยการปรับเลนส์ (AO) ดาวเลเซอร์คู่มือถูกใช้กับกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็ก แต่นี่เป็นครั้งแรกที่พวกเขาประสบความสำเร็จในการใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่สุดในโลก ภาพที่แสดง (รูปที่ 1) ซึ่งถ่ายโดยกล้องอินฟราเรด NIRC2 เป็นการสาธิตครั้งแรกของระบบปรับสายตาด้วยแสงเลเซอร์แบบคู่มือไกด์ดาว (LGS AO) บนกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ เมื่อเสร็จสมบูรณ์แล้วระบบ LGS AO จะเป็นเครื่องหมายแห่งยุคใหม่ของดาราศาสตร์ซึ่งนักดาราศาสตร์จะสามารถมองเห็นวัตถุใด ๆ ในท้องฟ้าได้ด้วยความชัดเจนของเลนส์ที่ปรับได้
“ นี่เป็นหนึ่งในช่วงเวลาที่น่ายินดีที่สุดในทุกปีของฉันที่ Keck” Dr. Frederic Chaffee ผู้อำนวยการ W.M กล่าว หอสังเกตการณ์ Keck ในช่วงเย็นทำการสังเกตการณ์ “ เช่นเดียวกับผลแสงแรกที่เป็นบวกมีสิ่งที่ต้องทำมากมายก่อนที่ระบบจะถือว่าสามารถใช้งานได้ แต่ก็เหมือนกับผลลัพธ์ที่ได้จากแสงแรก ๆ มันแสดงให้เห็นว่ามันสามารถทำได้และทำให้เรามองในแง่ดีว่าเป้าหมายของเราไม่ใช่ความฝันที่เป็นไปไม่ได้ แต่เป็นความจริงที่สามารถบรรลุได้ "
Adaptive optics เป็นเทคนิคที่ปฏิวัติวงการดาราศาสตร์บนพื้นดินผ่านความสามารถในการกำจัดการเบลอของแสงดาวที่เกิดจากชั้นบรรยากาศของโลก ความต้องการของ "ดาวนำทาง" ที่ค่อนข้างสว่างในมุมมองเดียวกับวัตถุทางวิทยาศาสตร์ของการศึกษาโดยทั่วไปได้ จำกัด การใช้ AO ให้อยู่ที่ประมาณหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของวัตถุในท้องฟ้า
เพื่อเอาชนะข้อ จำกัด นี้ในปี 1994 W.M. หอสังเกตการณ์ Keck เริ่มทำงานกับ Lawrence Livermore National Labs (LLNL) เพื่อพัฒนาระบบดาวนำทางเทียม ด้วยการใช้เลเซอร์เพื่อสร้าง "ดาวเสมือน" นักดาราศาสตร์สามารถศึกษาวัตถุใด ๆ ในบริเวณใกล้เคียงกับวัตถุที่มีขนาดเล็กมาก (ถึง 19 ขนาด) ที่มีออปติกแบบปรับตัวได้และลดการพึ่งพาดาวฤกษ์นำทางที่สว่างและเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ การทำเช่นนี้จะเพิ่มความครอบคลุมของท้องฟ้าสำหรับระบบเลนส์แบบปรับตัวของ Keck จากประมาณหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของวัตถุทั้งหมดบนท้องฟ้าเป็นมากกว่า 80 เปอร์เซ็นต์
“ ความสามารถใหม่ของการใช้ดาวนำทางด้วยเลเซอร์กับกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ได้เชิญนักดาราศาสตร์ให้เริ่มสำรวจท้องฟ้ายามค่ำคืนในลักษณะที่ครอบคลุมมากกว่านี้มากขึ้น” อดัมคอนโตสวิศวกรเลนส์จาก W.M กล่าว หอสังเกตการณ์ Keck “ ในอนาคตฉันคาดหวังว่าหอสังเกตการณ์ที่สำคัญส่วนใหญ่จะติดตั้งระบบที่คล้ายกันเพื่อใช้ประโยชน์จากการเพิ่มประสิทธิภาพที่เหลือเชื่อให้กับความสามารถของ AO”
ในเดือนมกราคม 2544 หลังจากใช้เวลาพัฒนากว่าเจ็ดปีทีมงาน Keck และ LLNL ฉลองครบรอบการใช้ระบบดาวนำทางด้วยเลเซอร์ Keck ดาวเทียมนี้เกิดขึ้นเมื่อแสงจากเลเซอร์สีย้อม 15 วัตต์ทำให้ชั้นของโซเดียมอะตอมเกิดขึ้นตามธรรมชาติประมาณ 90 กม. (56 ไมล์) เหนือพื้นผิวโลก ต้องใช้เวลาอีกสองปีในการวิจัยและออกแบบที่ซับซ้อนก่อนที่ระบบเลเซอร์จะสามารถรวมเข้ากับระบบปรับเลนส์ Keck II
ในเวลาเช้าตรู่ของวันที่ 20 กันยายนในที่สุดระบบย่อยทั้งหมดก็มารวมกันเพื่อเปิดเผยความสามารถพิเศษของระบบ Keck LGS AO และศักยภาพในการแก้ไขวัตถุที่จางมาก ระบบดังกล่าวติดดาวดวงที่ 15 ซึ่งเป็นสมาชิกของเลขฐานสอง T Tauri ที่รู้จักกันดีชื่อว่า HK Tau และเปิดเผยรายละเอียดของดิสก์ดาวฤกษ์ของดาวข้างเคียง มันเป็นครั้งแรกที่ระบบเลนส์ที่ปรับได้บนกล้องโทรทรรศน์ที่มีขนาดใหญ่มาก ๆ เคยใช้ดาวนำทางเทียมเพื่อแก้ไขวัตถุจาง ๆ
ความท้าทายที่สำคัญที่ทีม LGS AO เผชิญคือความสำเร็จของความพยายามที่จะรวมและบรรลุผลการวัดประสิทธิภาพที่ดีสำหรับระบบย่อยที่ต้องการแต่ละระบบ ความกังวลเกี่ยวกับพลังของเลเซอร์และคุณภาพของจุดการทำงานของระบบควบคุมการจราจรเลเซอร์ความสามารถของเซ็นเซอร์ใหม่ในการล็อคดาวนำทางที่จางลงและความสามารถในการปรับคุณภาพของภาพให้ดีที่สุดผ่านความเข้าใจผิด ๆ ไม่สามารถวัดได้ด้วยการใช้ดาวนำทางด้วยเลเซอร์ซึ่งทั้งหมดได้รวมเข้ากับการสำรวจตอนเย็น
“ แสงแรกคือความพยายามของทีมที่ยอดเยี่ยม” ดร. ปีเตอร์วิซิโนวิชหัวหน้าทีมสำหรับทีมทัศนศาสตร์การปรับตัวที่ W.M กล่าว “ มันเป็นเรื่องที่น่ายินดีอย่างยิ่งที่ระบบย่อยหลาย ๆ ระบบทำงานได้ดีในการทดลองครั้งแรกของเรา หากต้องการพูดถึง Virgil“ ent Audentes Fortuna Juvat ’มีโชคดีที่กล้าหาญ”
ภาพแสงแรกของ LGS AO คุณภาพสูงมาก ในขณะที่ถูกล็อกอยู่บนดาวฤกษ์ขนาด 14 ระบบ Keck LGS AO บันทึก“ อัตราส่วน Strehl” ที่ 36 เปอร์เซ็นต์ (ที่ความยาวคลื่น 2.1 ไมครอนเวลารับแสง 30 วินาทีรูปที่ 3) เปรียบเทียบกับสี่เปอร์เซ็นต์สำหรับภาพที่ไม่ถูกแก้ไข อัตราส่วน Strehl วัดระดับที่ระบบแสงเข้าใกล้ความสมบูรณ์แบบ "การเลี้ยวเบน - จำกัด " หรือขีด จำกัด สมรรถนะทางทฤษฎีของกล้องโทรทรรศน์
ตัวชี้วัดประสิทธิภาพอีกตัวหนึ่งคือ“ ความกว้างเต็มที่สูงสุดครึ่ง” (FWHM) สำหรับดาวขนาด 14 นี้คือ 50 มิลลิวินาที - อาร์ควินาทีเมื่อเทียบกับ 183 มิลลิวินาทีสำหรับภาพที่ไม่ได้แก้ไข การตรวจวัด FWHM ช่วยให้นักดาราศาสตร์กำหนดขอบที่แท้จริงของวัตถุซึ่งการตรวจจับอาจไม่แม่นยำหรือยากต่อการตรวจสอบ การวัดระยะ 50 มิลลิวินาทีนั้นเทียบเท่ากับความสามารถในการแยกความแตกต่างของไฟหน้ารถยนต์ในนิวยอร์กขณะที่ยืนอยู่ในลอสแองเจลิส
ตลอดช่วงเย็นดาวนำทางด้วยเลเซอร์นั้นมีความนิ่งและสว่างส่องแสงที่ขนาดประมาณ 9.5 ประมาณ 25 เท่ายิ่งกว่าสิ่งที่สายตามนุษย์มองเห็น แต่เหมาะสำหรับระบบเลนส์ปรับสายตาแบบ Keck ในการวัดและแก้ไขความบิดเบี้ยวของบรรยากาศ
งานเพิ่มเติมกำลังดำเนินการก่อนที่ระบบ Keck LGS AO จะสามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์ ระบบ Keck LGS AO จะพร้อมใช้งานสำหรับวิทยาศาสตร์ความเสี่ยงร่วมที่ จำกัด ในปีหน้าพร้อมการปรับใช้อย่างเต็มรูปแบบกับชุมชนผู้ใช้ Keck ในปี 2548
“ แม้จะมีเพียงการทดสอบครั้งแรกนี้นักดาราศาสตร์ก็ยังคงใช้ระบบดาวนำทางด้วยเลเซอร์เพื่อศึกษากาแลคซีที่อยู่ห่างไกลด้วยความละเอียดและพลังที่ไม่เคยมีมาก่อน” ดร. เดวิดเลอมีนแกนท์นักวิทยาศาสตร์ด้านเครื่องมือปรับเลนส์ Keck Observatory, California Association สำหรับการวิจัยทางดาราศาสตร์ “ ภายในปีหน้าเลนส์ปรับตัวจะถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาประวัติศาสตร์การก่อตัวของกาแลคซียุคแรก ๆ ”
ความสำคัญของการค้นพบดาราศาสตร์ทั่วโลกนี้ได้รับการสรุปโดยดร. แมตต์เมาน์เทนผู้อำนวยการหอสังเกตการณ์ราศีเมถุนซึ่งมีกล้องโทรทรรศน์ขนาด 8 เมตรคู่หนึ่งบน Mauna Kea และอีกแห่งหนึ่งที่ Cerro Pachon ในชิลี:“ นี่เป็นเหตุการณ์สำคัญ สำหรับดาราศาสตร์บนพื้นดินทั้งหมดไม่ใช่แค่สำหรับกล้องโทรทรรศน์ยุคแปดถึง 10 เมตร แต่ยังสำหรับความฝันของเราด้วยกล้องโทรทรรศน์ 30 เมตร”
สมาชิกในทีมที่รับผิดชอบระบบ Keck LGS AO ได้แก่ Antonin Bouchez, Jason Chin, Adam Contos, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Chris Neyman, Paul Stomski, Doug Summers, Marcos van Dam และ Peter Wizinowich ทั้งหมด จาก WM ทีมขอบคุณเป็นพิเศษสำหรับผู้ทำงานร่วมกันที่ LLNL: Dee Pennington, Curtis Brown และ Pam Danforth
ระบบเลนส์ปรับแสงดาวนำทางด้วยเลเซอร์ได้รับทุนจาก W.M. มูลนิธิเคก
The W.M. หอดูดาวเคกดำเนินการโดยสมาคมวิจัยเพื่อการดาราศาสตร์แห่งแคลิฟอร์เนียซึ่งเป็นหุ้นส่วนทางวิทยาศาสตร์ของสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย
แหล่งต้นฉบับ: Keck News Release
