Новые звезды

Как с помощью лазера получить хорошее изображение в телескопе

Изображение тесной двойной системы, сделанной на NTT. Слева – без коррекции зеркала, справа – с коррекцией.

26 апреля 2016 года небо над Чили прочертили лазерные лучи и зажглись четыре новые звезды: на Очень большом телескопе Европейской южной обсерватории (VLT ESO) заработало устройство Four Laser Guide Star Facility (4LGSF), которое помогает улучшить изображение.

Наблюдать космос с Земли мешает атмосфера. Она защищает нас от жестких излучений и дает возможность дышать, но искажает изображение в телескопе. Первые космонавты удивлялись немигающему звездному небу над головой: мы привыкли, что звезды над нами «дрожат». Эти колебания света не дают получить четкую картинку на телескопе. Кроме этого, какой бы точной формы вы ни сделали зеркало, внешние условия, в первую очередь перепады температуры, все равно будут его искривлять.

Инженеры, физики и астрономы исправляют ситуацию. Первый шаг был сделан в обсерватории Ла Силья — первой чилийской обсерватори ESO. В 1989 году там дал «первый свет», как говорят астрономы, телескоп NTT, или «телескоп новой технологии». Чем он отличался от всех других телескопов мира?

Башня телескопа NTT в обсерватории Ла Силья — в правой части фотографии, ступенчатой формы


Его зеркало небольшое, по мировым меркам, всего 3,58 метра в диаметре, но у него есть два важных отличия. Во-первых, оно тонкое. А во-вторых, на него «давят» особые рычаги-актюаторы, которые слегка изгибают зеркало, компенсируя искривления, произошедшие под действием внешних условий. Такая оптика называется «активной».

Актюаторы телескопа NTT


Если звезды зажигают…

Идеальное изображение мешают получить не только изменения в зеркале, но и атмосферные искажения: турбулентность воздуха заставляет картинку «дрожать».

Активная оптика может искривить зеркало так, чтобы это исправить. Но для этого нужно знать, как в этот момент «дрожит» атмосфера. Можно в качестве эталона использовать хорошо знакомую звезду, если она попадает в поле наблюдения. Но это происходит редко. Что же делать? «Зажечь новую звезду», — сказали инженеры. На одном из «юнитов» нового, Очень Большого Телескопа следующей обсерватории ESO, Параналь, где стоят четыре зеркала диаметром 8,2 метра, установили лазер, который светит в небо и зажигает новую звезду. До настоящих звезд этот лазер не «добивал», но на 80 километров над уровнем моря он поднимался. Там в земной атмосфере находится тонкий слой паров натрия. Лазер возбуждал эти атомы, и в небе загоралась новая звезда — прямо в поле зрения телескопов. Она давала возможность понять, какие искажения вносит атмосфера, и исправить кривизну зеркала.

Зеркало телескопа VLT


Тем не менее одна звезда в углу поля зрения — хорошо, но она не давала полной картины того, что происходит с атмосферой во время наблюдений. И теперь на телескопе Yepun, четвертом «юните» VLT, стоит Four Laser Guide Star Facility (4LGSF) — сразу четыре 22-ваттных лазера, которые зажигают четыре идентичные звезды по углам поля зрения, что дает возможность точно построить картину турбулентности атмосферы во время наблюдений и скорректировать картинку.

Будущее — не за горами

Новая четырехлазерная система — это предтеча «зажигателя звезд» на самом большом телескопе мира, который построят через девять лет в 17 километрах от VLT. Если система VLT называется бесхитростно, «очень большой телескоп», то новый прибор с 39-метровым зеркалом назвали «обалденно большой телескоп». Точнее — «европейский экстремально большой телескоп», или E-ELT.

Он будет собирать в 15 раз больше света, чем нынешние крупнейшие телескопы, а значит, видеть в 15 раз более слабые объекты, и для него учесть влияние атмосферы становится делом первостепенной важности. Считается, что этот телескоп станет главным инструментом для изучения экзопланет и поиска внеземной жизни. И помогать ему в этом каждый раз будут четыре новые звезды, зажженные человеком.
Алексей Паевский
Теги:

Читать еще на Чердаке: