ESO:s Very Large Telescope (VLT) har uppnått första ljuset med ett nytt adaptivt optikläge som kallas lasertomografi – och har tagit anmärkningsvärt skarpa testbilder av planeten Neptunus och andra objekt. MUSE-instrumentet som arbetar med den adaptiva optikmodulen GALACSI, kan nu använda denna nya teknik för att korrigera för turbulens på olika höjder i atmosfären. Det är nu möjligt att ta bilder från marken vid synliga våglängder som är skarpare än de från NASA/ESA rymdteleskopet Hubble.

Instrumentet MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) på ESO:s Very Large Telescope (VLT) fungerar med en adaptiv optikenhet som kallas GALACSI. Detta använder sig av Laser Guide Star Facility, 4LGSF, ett delsystem av Adaptive Optics Facility (AOF). AOF tillhandahåller adaptiv optik för instrument på VLTs Unit Telescope 4 (UT4). MUSE var det första instrumentet att dra nytta av denna nya anläggning och det har nu två adaptiva optiklägen – Wide Field Mode och Narrow Field Mode.

MUSE Wide Field Mode kopplat till GALACSI i marklagerläge korrigerar för effekterna av atmosfärisk turbulens upp till en kilometer ovanför teleskopet över ett jämförelsevis brett synfält. Men det nya Narrow Field Mode som använder lasertomografi korrigerar nästan all atmosfärisk turbulens ovanför teleskopet för att skapa mycket skarpare bilder, men över en mindre del av himlen.

Med denna nya förmåga, 8-meters UT4 når den teoretiska gränsen för bildskärpa och är inte längre begränsad av atmosfärisk oskärpa. Detta är extremt svårt att uppnå i det synliga och ger bilder jämförbara i skärpa med dem från NASA/ESA rymdteleskop Hubble. Det kommer att göra det möjligt för astronomer att i oöverträffad detalj studera fascinerande objekt som supermassiva svarta hål i mitten av avlägsna galaxer, jets från unga stjärnor, klotformiga hopar, supernovor, planeter och deras satelliter i solsystemet och mycket mer.

Adaptiv optik är en teknik för att kompensera för den suddiga effekten av jordens atmosfär, även känd som astronomisk se, vilket är ett stort problem för alla markbaserade teleskop. Samma turbulens i atmosfären som får stjärnor att blinka för blotta ögat resulterar i suddiga bilder av universum för stora teleskop. Ljus från stjärnor och galaxer blir förvrängt när det passerar genom vår atmosfär, och astronomer måste använda smart teknik för att förbättra bildkvaliteten på konstgjord väg.

För att uppnå detta är fyra briljanta lasrar fixerade till UT4 som projicerar kolumner av intensivt orange ljus 30 centimeter i diameter mot himlen, stimulerar natriumatomer högt uppe i atmosfären och skapar konstgjorda laserguidestjärnor. Adaptiva optiksystem använder ljuset från dessa "stjärnor" för att bestämma turbulensen i atmosfären och beräkna korrigeringar tusen gånger per sekund, befaller den smala, deformerbar sekundärspegel av UT4 för att ständigt ändra sin form, korrigera för det förvrängda ljuset.

MUSE är inte det enda instrumentet som drar nytta av Adaptive Optics Facility. Ett annat adaptivt optiksystem, GRAAL, används redan med den infraröda kameran HAWK-I. Detta kommer om några år att följas av det kraftfulla nya instrumentet ERIS. Tillsammans förbättrar dessa stora utvecklingar inom adaptiv optik den redan kraftfulla flottan av ESO-teleskop, föra universum i fokus.

Detta nya läge utgör också ett stort steg framåt för ESO:s Extremely Large Telescope, som kommer att behöva lasertomografi för att nå sina vetenskapsmål. Dessa resultat på UT4 med AOF kommer att bidra till att föra ELT:s ingenjörer och forskare närmare att implementera liknande adaptiv optikteknik på 39-metersjätten.