Kopplingen av AOF (Adaptive Optics Facility) med MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) ger tillgång till både större skärpa och ett brett dynamiskt omfång när man observerar himmelska objekt som planetariska nebulosor. Dessa nya observationer av IC 4406 avslöjade skal som aldrig har setts tidigare, tillsammans med de redan välkända mörka dammstrukturerna i nebulosan som gav den det populära namnet Retina Nebula. Den här bilden visar en liten bråkdel av den totala data som MUSE samlar in med hjälp av AOF -systemet och visar den ökade förmågan hos den nya AOF -utrustade musen instrument. Kredit:ESO/J. Richard
Unit Telescope 4 (Yepun) i ESO:s Very Large Telescope (VLT) har nu omvandlats till ett fullt anpassat teleskop. Efter mer än ett decennium av planering, konstruktion och provning, den nya Adaptive Optics Facility (AOF) har sett första ljuset med instrumentet MUSE, fånga fantastiskt skarpa vyer över planetariska nebulosor och galaxer. Kopplingen av AOF och MUSE utgör ett av de mest avancerade och kraftfulla tekniska system som någonsin byggts för markbaserad astronomi.
Adaptive Optics Facility (AOF) är ett långsiktigt projekt om ESO:s Very Large Telescope (VLT) för att tillhandahålla ett adaptivt optiksystem för instrumenten på Unit Telescope 4 (UT4), varav den första är MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer). Adaptiv optik fungerar för att kompensera för den suddiga effekten av jordens atmosfär, möjliggör MUSE för att få mycket skarpare bilder och resulterar i dubbelt så stor kontrast som tidigare kan uppnås. MUSE kan nu studera ännu svagare föremål i universum.
"Nu, även om väderförhållandena inte är perfekta, astronomer kan fortfarande få utmärkt bildkvalitet tack vare AOF, "förklarar Harald Kuntschner, AOF Project Scientist på ESO.
Efter ett batteri med tester på det nya systemet, teamet av astronomer och ingenjörer belönades med en rad spektakulära bilder. Astronomer kunde observera planetariska nebulosorna IC 4406, ligger i stjärnbilden Lupus (Vargen), och NGC 6369, ligger i stjärnbilden Ophiuchus (ormbäraren). MUSE -observationerna med AOF visade dramatiska förbättringar i bildens skärpa, avslöjar aldrig tidigare sett skalstrukturer i IC 4406.
AOF, som gjorde dessa observationer möjliga, består av många delar som arbetar tillsammans. De inkluderar Four Laser Guide Star Facility (4LGSF) och den mycket tunna deformerbara sekundära spegeln av UT4. 4LGSF lyser fyra 22-watts laserstrålar mot himlen för att få natriumatomer i den övre atmosfären att lysa, producerar ljusfläckar på himlen som efterliknar stjärnor. Sensorer i den adaptiva optikmodulen GALACSI (Ground Atmospheric Layer Adaptive Corrector for Spectroscopic Imaging) använder dessa artificiella guidestjärnor för att bestämma atmosfäriska förhållanden.
Tusen gånger per sekund, AOF -systemet beräknar den korrigering som måste tillämpas för att ändra formen på teleskopets deformerbara sekundära spegel för att kompensera för atmosfäriska störningar. Särskilt, GALACSI korrigerar för turbulensen i atmosfärskiktet upp till en kilometer ovanför teleskopet. Beroende på förutsättningarna, atmosfärisk turbulens kan variera med höjd, men studier har visat att majoriteten av atmosfäriska störningar sker i detta "markskikt" i atmosfären.
"AOF -systemet motsvarar i huvudsak att höja VLT cirka 900 meter högre i luften, ovanför det mest turbulenta lagret av atmosfär, "förklarar Robin Arsenault, AOF -projektledare. "Förr, om vi ville ha skarpare bilder, vi skulle ha behövt hitta en bättre plats eller använda ett rymdteleskop - men nu med AOF, vi kan skapa mycket bättre förutsättningar precis där vi är, för en bråkdel av kostnaden! "
De korrigeringar som tillämpas av AOF förbättrar snabbt och kontinuerligt bildkvaliteten genom att koncentrera ljuset för att bilda skarpare bilder, tillåter MUSE att lösa finare detaljer och upptäcka svagare stjärnor än tidigare möjligt. GALACSI ger för närvarande en korrigering över ett brett synfält, men detta är bara det första steget i att föra adaptiv optik till MUSE. Ett andra GALACSI-läge är under förberedelse och förväntas se första ljuset i början av 2018. Detta smala fältläge kommer att korrigera för turbulens på vilken höjd som helst, tillåter observationer av mindre synfält med ännu högre upplösning.
"För sexton år sedan, när vi föreslog att bygga det revolutionerande MUSE -instrumentet, vår vision var att koppla ihop det med ett annat mycket avancerat system, AOF, säger Roland Bacon, projektledare för MUSE. "Upptäcktspotentialen för MUSE, redan stor, förbättras nu ytterligare. Vår dröm håller på att bli sann. "
Ett av systemets huvudsakliga vetenskapliga mål är att observera svaga föremål i det avlägsna universum med bästa möjliga bildkvalitet, vilket kommer att kräva exponeringar på många timmar. Joël Vernet, ESO MUSE och GALACSI -projektforskare, kommentarer:"I synnerhet vi är intresserade av att observera de minsta, svagaste galaxer på de största avstånden. Det här är galaxer under uppbyggnad - fortfarande i sin linda - och är nyckeln till att förstå hur galaxer bildas. "
Vidare, MUSE är inte det enda instrumentet som kommer att dra nytta av AOF. Inom en snar framtid, ett annat adaptivt optiksystem som heter GRAAL kommer online med det befintliga infraröda instrumentet HAWK-I, skärpa sin syn på universum. Det kommer att följas senare av det kraftfulla nya instrumentet ERIS.
"ESO driver utvecklingen av dessa adaptiva optiksystem, och AOF är också en sökare för ESO:s extremt stora teleskop, "tillägger Arsenault." Arbetet med AOF har utrustat oss - forskare, ingenjörer och industrin - med ovärderlig erfarenhet och expertis som vi nu kommer att använda för att övervinna utmaningarna med att bygga ELT. "
