ULTRACAM-instrument monterat på Very Large Telescope. Bildkredit: ESO. Klicka för att förstora.
Brittiska forskare har öppnat ett nytt fönster mot universum med den nyligen igångsatta besöksinstrumentet ULTRACAM på European Southern Observatory (ESO) Very Large Telescope (VLT) i Chile.
ULTRACAM är en ultrasnabb kamera som kan fånga några av de snabbaste astronomiska händelserna. Det kan ta upp till 500 bilder per sekund i tre olika färger samtidigt. Det har designats och byggts av forskare från University of Sheffield och Warwick (Storbritannien), i samarbete med Storbritanniens astronomiteknologicenter i Edinburgh.
ULTRACAM utnyttjar den senaste inom CCD-detektortekniken (laddkopplad enhet) för att ta, lagra och analysera data med önskad känslighet och hastighet. CCD-detektorer finns i digitala kameror och videokameror, men enheterna som används i ULTRACAM är speciella eftersom de är större, snabbare och viktigast av allt, mycket känsligare för ljus än detektorerna som används i dagens konsumentelektronikprodukter.
I maj 2002 såg instrumentet "första ljuset" på det 4,2 m William Herschel teleskopet (WHT) på La Palma. Sedan dess har instrumentet tilldelats totalt 75 nätter på WHT för att studera alla objekt i universum som förmörkelser, transiterar, ockulterar, flimrar, blossar, pulserar, oscillerar, utbrott eller exploderar.
Dessa observationer har producerat en bonanza av nya och spännande resultat, vilket lett till redan 11 vetenskapliga publikationer publicerade eller i pressen.
För att studera de allra svagaste stjärnorna med de högsta hastigheterna är det dock nödvändigt att använda de största teleskopen. Således började arbetet för två år sedan förbereda ULTRACAM för användning på VLT.
”Astronomer som använder VLT har nu ett instrument som är specifikt utformat för att studera höghastighetsfenomen”, säger Vik Dhillon, från University of Sheffield (UK) och ULTRACAM-projektforskaren. "Att använda ULTRACAM i samband med den nuvarande generationen av stora teleskoper gör det nu möjligt att studera himmelsfenomen med hög hastighet som förmörkelser, svängningar och ockultationer i stjärnor som är miljoner gånger för svaga för att se med det blotta ögat."
Observera svarta hål
Instrumentet såg första ljuset på VLT den 4 maj 2005, och användes sedan i 17 nätter i rad på teleskopet för att studera extrasolära planeter, binära system med svarthål, pulsars, vita dvärgar, asteroseismologi, kataklysmiska variabler, bruna dvärgar, gamma -ray-skurar, aktiv-galaktiska kärnor och Kuiper-bälteobjekt.
Ett av de svaga föremål som studerats med ULTRACAM på VLT är GU Muscae. Detta objekt består av ett svart hål i en 10-timmars bana med en normal, solliknande stjärna. Det svarta hålet omges av en skiva av material som överförts från den normala stjärnan. När detta material faller på det svarta hålet, frigörs energi, vilket ger stora amplitudfällningar synliga i ljuskurvan. Detta objekt har en storlek 21,4, det vill säga att det är en miljon gånger svagare än vad som kan ses med det obehöriga ögat. Men för att studera det i detalj och upptäcka kortast möjliga pulser är det nödvändigt att använda exponeringstider så korta som 5 sekunder. Detta är möjligt med den stora bländaren och den stora effektiviteten hos VLT.
Dessa unika observationer har avslöjat en serie skarpa spikar, åtskilda med ungefär sju minuter. En sådan stabil signal måste knytas till en relativt stabil struktur i skivan med materie som omger det svarta hålet. Astronomerna håller nu på att analysera dessa resultat i stora detaljer för att förstå ursprunget till denna struktur.
En annan serie observationer ägnades åt studiet av extrasolära planeter, särskilt de som passerar framför deras värdstjärna. ULTRACAM-observationer har gjort det möjligt för astronomerna att få samtidiga ljuskurvor, i flera färgband, av fyra kända transiterande exoplaneter som upptäckts av OGLE-undersökningen, och detta med en precision av en tiondel av en procent och med en upplösning på 4 sekunder. Detta är en faktor tio bättre än tidigare mätningar och kommer att ge mycket exakta massor och radier för dessa så kallade "hot-Jupiters". Eftersom ULTRACAM gör observationer i tre olika vågband, kommer sådana observationer också att göra det möjligt för astronomer att fastställa om exoplanets radie är olika vid olika våglängder. Detta kan ge avgörande information om de möjliga exoplaneternas atmosfär.
Kameran är det första instrumentet som använder sig av Besöksfokus på Melipal (UT3) och det första brittiska instrumentet som monteras på VLT. Besöksfokus låter innovativa tekniker och instrumentering läggas till teleskopet under korta tidsperioder, vilket gör att studier kan genomföras som inte är tillgängliga med den nuvarande utrustningen.
"Dessa få nätter med ULTRACAM på VLT har visat de unika upptäckter som kan göras genom att kombinera en innovativ teknik med en av de bästa astronomiska anläggningarna i världen," säger Tom Marsh från University of Warwick och medlem av teamet. "Vi hoppas att ULTRACAM nu kommer att bli en regelbunden besökare på VLT, vilket ger europeiska astronomer tillgång till ett unikt nytt verktyg för att studera universum."
Mer information
ULTRACAM-teamet består av Vik Dhillon, Stuart Littlefair och Paul Kerry (Sheffield, Storbritannien), Tom Marsh (Warwick, Storbritannien), Andy Vick och Dave Atkinson (UKATC, Edinburgh, Storbritannien). För installationen på VLT fick de stöd från Kieran O’Brien och Pascal Robert (ESO, Chile). ULTRACAM-projektsidan finns på http://www.shef.ac.uk/~phys/people/vdhillon/ultracam.
Ursprungskälla: ESO News Release
