211service.com
Teleskopi Skatiet tālāk
Astronomi ir pamanījuši visattālāko, vecāko galaktiku, kādu viņi jebkad ir redzējuši, izmantojot gan debesu, gan cilvēka radītus optiskus trikus. Lai gan galaktikas novērošana, kāda tā pastāvēja tikai divus miljardus gadu pēc Lielā sprādziena, pati par sevi ir zinātniski nozīmīga, tā arī kalpo kā agrīns ieskats tajā, kas notiks, astronomiem pieņemot izsmalcinātu tehniku, ko sauc par adaptīvo optiku, lai ielūkotos daudz dziļāk. nakts debesis.
Spogulīt spogulīt: Keck II teleskopa iekšpusē 10 metrus plats spogulis (apakšā) savāc zvaigžņu gaismu un atstaro to uz mazāku sekundāro spoguli (augšpusē), kas savukārt novirza to uz citiem instrumentiem, tostarp adaptīvās optikas sistēmu.
Astronomu komanda no Caltech un Durham universitātes Anglijā pagājušajā nedēļā paziņoja par saviem atklājumiem žurnālā Nature. Izmantojot Keck teleskopu Havaju salās, viņi pētīja galaktiku 11 miljardu gaismas gadu attālumā no Zemes. Iepriekš astronomi varēja redzēt ne tālāk kā septiņus vai astoņus miljardus gaismas gadu. Tā kā skatīšanās pāri astronomiskajam attālumam ir līdzvērtīga atskatīšanai laikā, novērojumi pietuvina astronomus Visuma rašanās brīdim pirms aptuveni 13 miljardiem gadu.
Lai pamanītu galaktiku tik lielā attālumā, astronomi izmantoja divus optiskus trikus. Viens no tiem ir dabiski sastopama parādība, ko sauc par kosmisko lēcu, kas izmanto gravitācijas spēju saliekt gaismu. Galaktika, kas ir precīzi saskaņota starp astronomiem un objektu, kuru viņi vēlas aplūkot, salieks objekta gaismu ap sevi, fokusējot to uz astronomiem. Tas viņiem rada apmēram astoņas reizes asāku attēlu nekā tad, ja viņi mēģinātu skatīties uz attālo objektu vienatnē.
Bet, ja objekts ir galaktika, kuras diametrs ir tikai daži tūkstoši gaismas gadu (pretstatā Piena Ceļa 100 000 gaismas gadu diametram) un 11 miljardu gaismas gadu attālumā, astoņas reizes lielāks asums joprojām dod nedaudz vairāk par gaismas punkts. Astronomi izmanto adaptīvo optiku, lai padarītu attēlu pietiekami skaidru, lai iegūtu noderīgu informāciju.
Multivide
Noskatieties video par adaptīvo optiku un skatiet trīsdesmit metru observatorijas animāciju.
Gaismu var uzskatīt par vilni ar virkni viļņu frontu, kas pārvietojas kosmosā, līdzīgi kā okeāna viļņu frontes, kas ripo krastā. Parasti gaismas viļņa priekšpuse ir plakana. Bet, ejot cauri Zemes nemierīgajai atmosfērai, tā kļūst izkropļota — vairāk kā nevienmērīgi gofrēts kartons. Šī turbulence liek zvaigznēm mirgot, un tā samazina teleskopa izšķirtspēju. Tātad Keck izmanto adaptīvās optikas sistēmu, kas mēra šo turbulenci un koriģē to.
Lai veiktu mērījumus, uz zemes bāzēts lāzers izšauj gaismas staru gaisā, kur tas aptuveni 90 kilometru augstumā ietriecas plānā nātrija kārtiņā, ko nogulsnējuši atmosfērā sadegoši meteori. Nātrijs atstaro lāzera gaismu uz teleskopa galveno spoguli, kas to novirza uz virkni viļņu frontes sensoru, kas mēra, cik ļoti atmosfēra ir izkropļojusi gaismas vilni. Pamatojoties uz šiem mērījumiem, dators liek virknei izpildmehānisma sviru stumt un vilkt mazu, deformējamu spoguļu komplektu. Izpildmehānismi saliek spoguļus aptuveni par mikrometru (apmēram vienu simto daļu no cilvēka mata biezuma) vairākas reizes sekundē, novēršot atmosfēras turbulenci. Pēc tam kamera reģistrē koriģēto viļņu fronti. Caltech astronoms Ričards Eliss saka, ka rezultāts ir augstākas kvalitātes attēls, nekā astronomi iegūst ar Habla kosmosa teleskopu, kuram nav jācīnās ar atmosfēras kropļojumiem.
Plašām acīm: Mākslinieka atveide parāda piedāvāto trīsdesmit metru teleskopa spoguli observatorijas kupolā.
Zinātnieki atklāja, ka tālā galaktika griežas tāpat kā mūsdienās griežas galaktikas, taču tā vēl nav izveidojusi spirālveida zarus, ko parāda mūsu Piena Ceļa galaktika. Elisam, kurš cenšas saprast, kā attīstījās Visums, un ir viens no darba autoriem, novērojums ir nozīmīgs. Viņš saka, ka tas mums liecina, ka Visums patiešām bija godīgi organizēts, kad tas bija tikai 10 līdz 15 procenti no tā pašreizējā vecuma.
Lai gan adaptīvās optikas jēdziens pastāv jau gadu desmitiem, tikai pēdējos gados tas ir kļuvis pietiekami izsmalcināts un pietiekami viegli lietojams, lai kļūtu par parastu astronomijas sastāvdaļu. Sistēma tika uzstādīta uz Keck II teleskopu 2004. gadā, un tā bija pirmā tik lielam teleskopam. Kopš tā laika tas ir izmantots, lai nodrošinātu skaidrākus skatus uz astronomiskajiem objektiem, taču nekas nav tik tālu kā pagājušajā nedēļā redzētā galaktika. Tomēr Keck II adaptīvās optikas sistēma ir bāla salīdzinājumā ar to, kas paredzēts jaunajam trīsdesmit metru teleskopam (TMT), ko veido ASV un Kanādas komanda, kurā ietilpst Caltech, Kalifornijas universitāte un Kanādas pētniecības universitāšu asociācija. Astronomijā tiks būvēts nākamās desmitgades laikā. Nākamgad ir gaidāms lēmums par to, vai to novietot Mauna Kea, Havaju salās, kur atrodas Keck, vai Čīlē.
TMT būs deviņas reizes lielāks par Keck II gaismas savākšanas laukumu, kura primārais spogulis ir 10 metrus plats. Un saskaņā ar Brent Ellerbroek, TMT adaptīvās optikas grupas vadītāja teikto, jaunā teleskopa optikas sistēma būs daudz sarežģītāka. Atmosfēras turbulences mērīšanai tiks izmantoti aptuveni seši lāzeri. Kamēr viens lāzers mēra turbulenci tikai vienā mazā vietā teleskopa redzamības līnijā, lāzeru klāsts var nodrošināt trīsdimensiju traucējumu attēlu plašākā apgabalā un dažādos atmosfēras augstumos. Viļņu frontes sensoriem būs arī mazākas apertūras, lai veiktu precīzākus mērījumus, un būs tūkstošiem izpildmehānismu, salīdzinot ar simtiem Keck, lai kontrolētu lielāku spoguļu skaitu. Visa šī mērīšana un pārvietošana rada skaitļošanas izaicinājumu. Mums ir jāizmanto sarežģītāki algoritmi, saka Elerbruks.
Tas ir liels inženierijas izaicinājums, saka Skots Uebelharts, pēcdoktorantūras līdzstrādnieks, kurš studē kosmosa politiku MIT Zinātnes, tehnoloģiju un sabiedrības programmā. Bet viņš domā, ka pūles ir vērtīgas. TMT gandrīz visu pārējo padara kaunu, saka Ūbelharts.
Izmantojot moderno sistēmu TMT, Eliss saka, ka astronomiem nebūs jāpaveicas un jāatrod kosmisks objektīvs, lai redzētu tālu. Viņš saka, ka tieši tas, cik tuvu viņi nonāks Visuma dzimšanai, ir jautājums, uz kuru vēl jāatbild. Mēs esam gandrīz pašā sākumā.