2007 avslutade European Southern Observatory (ESO) arbetet med Very Large Telescope (VLT) vid Paranal Observatory i norra Chile. Detta markbaserade teleskop är världens mest avancerade optiska instrument, som består av fyra enhetsteleskop med huvudspeglar (mått 8,2 meter i diameter) och fyra rörliga 1,8 meter diameter teleskop.
Nyligen uppgraderades VLT med ett nytt instrument som kallas Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), en panoramisk spektrograf med integralt fält som fungerar med synliga våglängder. Tack vare det nya adaptiva optikläget som detta tillåter (känd som lasertomografi) kunde VLT nyligen skaffa några bilder av Neptun, stjärnkluster och andra astronomiska objekt med oklanderlig klarhet.
I astronomi avser adaptiv optik en teknik där instrument kan kompensera för suddighetseffekten orsakad av jordens atmosfär, vilket är en allvarlig fråga när det gäller markbaserade teleskop. I grund och botten, när ljus passerar genom vår atmosfär, blir det förvrängd och får avlägsna föremål att bli suddiga (det är därför som stjärnor verkar blinka när de ses med blotta ögat).
En lösning på detta problem är att distribuera teleskop i rymden, där atmosfärstörning inte är ett problem. En annan är att förlita sig på avancerad teknik som konstgjord kan korrigera för snedvridningarna, vilket resulterar i mycket tydligare bilder. En sådan teknik är MUSE-instrumentet, som fungerar med en adaptiv optikenhet som kallas GALACSI - ett delsystem i Adaptive Optics Facility (AOF).
Instrumentet tillåter två anpassningsbara optiklägen - det breda fältläget och det smala fältläget. Medan den förstnämnda korrigerar för effekterna av atmosfärisk turbulens upp till en km ovanför teleskopet över ett relativt brett synfält, använder det smala fältläget lasertomografi för att korrigera för nästan all atmosfärisk turbulens ovanför teleskopet för att skapa mycket skarpare bilder. men över en mindre himmelregion.
Detta består av fyra lasrar som är fästa vid det fjärde Unit Telescope (UT4) som strålar starkt orange ljus i himlen, simulerar natriumatomer högt i atmosfären och skapar konstgjorda "Laser Guide Stars". Ljus från dessa konstgjorda stjärnor används sedan för att bestämma turbulensen i atmosfären och beräkna korrigeringar, som sedan skickas till den deformerbara sekundära spegeln på UT4 för att korrigera för det förvrängda ljuset.
Med hjälp av detta smala fältläge kunde VLT fånga anmärkningsvärda skarpa testbilder av planeten Neptunus, avlägsna stjärnkluster (till exempel det globulära stjärnklustret NGC 6388) och andra föremål. På så sätt visade VLT att dess UT4-spegel kan nå den teoretiska gränsen för bildskärpa och inte längre begränsas av effekterna av atmosfärisk distorsion.
Detta betyder i huvudsak att det nu är möjligt för VLT att fånga bilder från marken som är skarpare än de som tagits av Hubble rymdteleskop. Resultaten från UT4 kommer också att hjälpa ingenjörer att göra liknande anpassningar till ESO: s Extremely Large Telescope (ELT), som också kommer att förlita sig på lasertomografi för att utföra sina undersökningar och uppnå sina vetenskapliga mål.
Dessa mål inkluderar studiet av supermassiva svarta hål (SMBH) i centrum för avlägsna galaxer, strålar från unga stjärnor, kulakluster, supernovaer, planeter och månar i solsystemet och extra-solplaneter. Kort sagt, användningen av adaptiv optik - som testats och bekräftats av VLT: s MUSE - kommer att göra det möjligt för astronomer att använda markbaserade teleskop för att studera egenskaperna hos astronomiska objekt mer mycket detaljerat än någonsin tidigare.
Dessutom kommer andra adaptiva optiksystem att dra nytta av arbetet med Adaptive Optics Facility (AOF) under de kommande åren. Dessa inkluderar ESO: s GRAAL, en adaptiv optikmodul på marklager som redan används av Hawk-I infraröd bredfältavbildare. Om några år kommer det kraftfulla instrumentet Enhanced Resolution Imager and Spectrograph (ERIS) att läggas till VLT.
Mellan dessa uppgraderingar och införandet av nästa generations rymdteleskop under de kommande åren (som James Webb rymdteleskop, som kommer att distribueras 2021), förväntar sig astronomer att sätta mycket mer av universum ”i fokus”. Och vad de ser är säkert att hjälpa till att lösa några långvariga mysterier, och kommer förmodligen att skapa mycket mer!
Och se till att njuta av dessa videor av bilderna som erhållits av VLT från Neptune och NGC 6388, med tillstånd av ESO:
