Banebrydende Adaptive Optics Facility ser det første lys

Unit Telescope 4 (Yepun) af ESO's Very Large Telescope (VLT) er nu blevet omdannet til et fuldt adaptivt teleskop. Efter mere end et årti med planlægning, konstruktion og test, den nye Adaptive Optics Facility (AOF) har set det første lys med instrumentet MUSE, fanger forbløffende skarpe billeder af planetariske tåger og galakser. Koblingen af ​​AOF og MUSE danner et af de mest avancerede og kraftfulde teknologiske systemer, der nogensinde er bygget til jordbaseret astronomi.

Adaptive Optics Facility (AOF) er et langsigtet projekt på ESO's Very Large Telescope (VLT) for at levere et adaptivt optiksystem til instrumenterne på Unit Telescope 4 (UT4), den første er MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer). Adaptiv optik arbejder for at kompensere for den slørende effekt af Jordens atmosfære, gør det muligt for MUSE at opnå meget skarpere billeder og resulterer i dobbelt så høj kontrast, som tidligere var opnået. MUSE kan nu studere endnu svagere objekter i universet.

"Nu, selv når vejrforholdene ikke er perfekte, astronomer kan stadig få fremragende billedkvalitet takket være AOF, " forklarer Harald Kuntschner, AOF Project Scientist hos ESO.

Efter en række tests på det nye system, holdet af astronomer og ingeniører blev belønnet med en række spektakulære billeder. Astronomer var i stand til at observere de planetariske tåger IC 4406, beliggende i stjernebilledet Lupus (Ulven), og NGC 6369, placeret i stjernebilledet Ophiuchus (Slangebæreren). MUSE-observationerne ved hjælp af AOF viste dramatiske forbedringer i billedernes skarphed, afslører aldrig før sete skalstrukturer i IC 4406.

AOF, hvilket gjorde disse observationer mulige, er sammensat af mange dele, der arbejder sammen. De inkluderer Four Laser Guide Star Facility (4LGSF) og det meget tynde deformerbare sekundære spejl fra UT4. 4LGSF lyser fire 22-watt laserstråler op i himlen for at få natriumatomer i den øvre atmosfære til at lyse, producerer lyspletter på himlen, der efterligner stjerner. Sensorer i det adaptive optikmodul GALACSI (Ground Atmospheric Layer Adaptive Corrector for Spectroscopic Imaging) bruger disse kunstige ledestjerner til at bestemme de atmosfæriske forhold.

Tusind gange i sekundet, AOF-systemet beregner den korrektion, der skal anvendes for at ændre formen på teleskopets deformerbare sekundære spejl for at kompensere for atmosfæriske forstyrrelser. I særdeleshed, GALACSI korrigerer for turbulensen i atmosfærelaget op til en kilometer over teleskopet. Afhængig af forholdene, atmosfærisk turbulens kan variere med højden, men undersøgelser har vist, at størstedelen af ​​atmosfæriske forstyrrelser forekommer i dette "jordlag" af atmosfæren.

"AOF-systemet svarer i det væsentlige til at hæve VLT'en omkring 900 meter højere i luften, over det mest turbulente lag af atmosfæren, " forklarer Robin Arsenault, AOF projektleder. "I fortiden, hvis vi ville have skarpere billeder, vi ville have været nødt til at finde et bedre sted eller bruge et rumteleskop - men nu med AOF, vi kan skabe meget bedre forhold lige der, hvor vi er, til en brøkdel af prisen!"

De korrektioner, som AOF anvender, forbedrer hurtigt og kontinuerligt billedkvaliteten ved at koncentrere lyset for at danne skarpere billeder, giver MUSE mulighed for at løse finere detaljer og registrere svagere stjerner end tidligere muligt. GALACSI giver i øjeblikket en korrektion over et bredt synsfelt, men dette er kun det første skridt i at bringe adaptiv optik til MUSE. En anden tilstand af GALACSI er under forberedelse og forventes at se første lys i begyndelsen af ​​2018. Denne smalfeltstilstand vil korrigere for turbulens i enhver højde, gør det muligt at foretage observationer af mindre synsfelter med endnu højere opløsning.

"For seksten år siden, da vi foreslog at bygge det revolutionære MUSE-instrument, vores vision var at koble det sammen med et andet meget avanceret system, AOF, " siger Roland Bacon, projektleder for MUSE. "Opdagelsespotentialet ved MUSE, allerede store, er nu forbedret yderligere. Vores drøm er ved at blive til virkelighed."

Et af de vigtigste videnskabelige mål med systemet er at observere svage objekter i det fjerne univers med den bedst mulige billedkvalitet, hvilket vil kræve eksponeringer på mange timer. Joël Vernet, ESO MUSE og GALACSI-projektforsker, kommentarer:"Især vi er interesserede i at observere de mindste, svageste galakser på de største afstande. Disse er galakser under fremstilling - stadig i deres vorden - og er nøglen til at forstå, hvordan galakser dannes."

Desuden, MUSE er ikke det eneste instrument, der vil nyde godt af AOF. I den nærmeste fremtid, et andet adaptivt optiksystem kaldet GRAAL vil komme online med det eksisterende infrarøde instrument HAWK-I, skærper sit syn på universet. Det vil senere blive fulgt op af det kraftfulde nye instrument ERIS.

"ESO driver udviklingen af ​​disse adaptive optiksystemer, og AOF er også en stifinder for ESO's Extremely Large Telescope, " tilføjer Arsenault. "Arbejdet på AOF har udstyret os - videnskabsmænd, ingeniører og industri – med uvurderlig erfaring og ekspertise, som vi nu vil bruge til at overvinde udfordringerne ved at bygge ELT."