Det ene af ESOs Very Large Telescope (VLT) teleskoper, Unit Telescope 4 (Yepun) har fået nye 'briller', så det nu er et fuldt adaptivt teleskop. 1.000x/sek korrigerer kombinatinonen af Adaptive Optics Facility (AOF) og instrumentet MUSE for luftens uro, og der kommer utroligt skarpe billeder ind af tåger og galakser. Opgraderingen har været planlagt i mere end et årti, og AOF-MUSE kombinationen har allerede vist sig at være et af de mest avancerede og stærke teknologiske tiltag i jordbaseret astronomi.


Den lille planetariske tåge NGC6369 før og med AOF

Adaptive Optics Facility er et langtidsprojekt på ESOs Very Large Telescope (VLT), hvor formålet er at levere et adaptivt optisk system til alle instrumenterne på Unit Telescope 4 (UT4). Det første instrument er MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer). Adaptiv optik har til formål at korrigere for den udtværing af astronomiske optagelser, som er forårsaget af Jordens atmosfære. MUSE er nu i stand til at tage meget skarpere billeder, og det har givet dobbelt så stor kontrast som hidtil. Endnu svagere objekter ude i Universet kan nu observeres!

"Selv når vejrforholdene ikke er perfekte kan astronomerne nu få meget fin billedkvalitet takket være AOF", forklarer Harald Kuntschner, som er ESOs AOF Project Scientist.

Det nye system er blevet afprøvet i alle ender og kanter, og belønningen for de deltagende astronomer og ingeniører er en serie meget flotte billeder. De planetariske tåger IC 4406 i stjernebilledet Ulven (Lupus) og NGC 6369 i stjernebilledet Ophiuchus er de første i rækken. Billederne fra MUSE viser en dramatisk forbedring af billedskarpheden med AOF tilkoblet, så man nu ser skalstrukturer i IC 4406, som ikke før er observeret.

AOF består af mange enkeltdele, som skal arbejde perfekt sammen. To af dem er lasersystemet Four Laser Guide Star Facility (4LGSF) og det meget tynde deformerbare sekundærspejl i UT4. 4LGSF fyrer fire 22W laserstråler ud i rummet, og det får natriumatomer i den øvre atmosfære til at lyse op, så der dannes fire lyspletter, som ligner stjerner, i kikkertens synsfelt. Sensorerne i modulet GALACSI (Ground Atmospheric Layer Adaptive Corrector for Spectroscopic Imaging) bruger så disse kunstige ledestjerner til at bestemme forholdene op igennem atmosfæren.

1.000x/sek beregner AOF-systemet den korrektion, som skal til for at ændre teleskopets deformerbare sekundærspejl, så det kan kompensere for ændringerne i atmosfæren. GALACSI korrigerer særligt for turbulens i atmosfærelagene op til en kilometer over teleskopet. Afhængigt af forholdene kan turbulensen i atmosfæren variere med højden, men undersøgelser har vist, at det meste af atmosfærens forstyrrende indvirkning sker i den nederste del af atmosfæren.

"AOF-systemet svarer i bund og grund til at hæve VLT omkring 900m højere op i luften, over atmosfærens mest turbulente lag," forklarer Robin Arsenault, som er AOF Project Manager. "Tidligere måtte vi finde et andet sted at opstille teleskopet, eller bruge et rumteleskop, hvis vi ønskede skarpere billeder - men nu, med AOF, kan vi forbedre forholdene betragteligt der, hvor vi nu en gang er, og til en brøkdel af udgifterne."

AOF korrigerer hurtigt og konstant billedkvaliteten, så MUSE kan vise finere detaljer i højere opløsning, og også se svagere stjerner, end det hidtil har været muligt. I øjeblikket giver GALACSI en korrektion over et stort billedfelt, men det er kun første trin til at udstyre MUSE med adaptiv optik. Næste version af GALACSI er under forberedelse, og det forventes, at den kan tages i brug tidliget i 2018. Med den nye version vil man kunne korrigere for turbulens i alle højder, men i et mindre synsfelt, så observationer af mindre himmelområder kan gøres med endnu højere opløsning.

"Allerede for seksten år siden, da vi foreslog at bygge det revolutionerende MUSE-instrument, var det vores tanke at koble det sammen med et andet meget avanceret system; AOF," siger Roland Bacon, som er projektleder for MUSE. "De allerede store muligheder, som vi har opnået med MUSE, er nu blevet endnu bedre. Det er en drøm, som er gået i opfyldelse."

Et af de vigtigste videnskabelige mål med systemet er at observere svage objekter langt væk i Universet med den bedst mulige billedkvalitet. Det vil kræve optagelser, som varer mange timer. Joël Vernet, som er ESOs MUSE og GALACSIs Project Scientist har denne kommentar: "Vi er særligt interesserede i at observere de mindste og svageste galakser så langt væk som muligt. Det er galakser under dannelse - helt spæde -, og de er nøglen til at forstå, hvordan galakserne oprindeligt er dannet."

MUSE er i øvrigt ikke det eneste instrument, som får nytte af AOF. I den nærmeste fremtid bliver et andet system til adaptiv optik taget i brug. Det er GRAAL, som kobles til det allerede fungerende infrarøde instrument HAWK-I, så det også kommer til at studere Verdensrummet med endnu større skarphed. Endnu senere bliver det nye kraftige instrument ERIS taget i brug.

"Det er ESO, som er drivkraften i udviklingen af disse adaptive optiske systemer, og AOF bliver også stifinderene for det system, som skal bruges ved ESOs Extremely Large Telescope," tilføjer Arsenault. "Arbejdet med AOF har givet os forskere, ingeniører og industrikontakter uvurderlige erfaringer, og en ekspertise, som nu bliver brugt til at gå i kødet på de udfordringer, som bygningen af ELT giver os."
Kilde: ESO