Yer tabanlı bir teleskopta ilk kez kullanılan yeni bir görüntüleme tekniği, UCLA liderliğindeki gökbilimcilerden oluşan bir ekibin, bir yıldızın çevresindeki diskin şimdiye kadarki en keskin ölçümünü elde etmesine yardımcı olarak daha önce görülmemiş yapıyı ortaya çıkardı.
Bu atılım, gökbilimcilere çok çeşitli astronomik nesnelerin ince ayrıntılarını incelemeleri için yeni bir yol açıyor ve evren hakkında yeni keşiflerin kapısını açıyor.
Astronomik nesnelerin ince ayrıntılarını görebilme yeteneği teleskobun boyutuna bağlıdır. Teleskobun görüş açıklığı büyüdükçe, daha sönük nesneleri ortaya çıkarmak için daha fazla ışık toplar ve görüntüleri de daha keskin hale gelebilir. En keskin ayrıntılar, teleskopların diziler halinde birbirine bağlanmasıyla elde edilir.
Daha büyük teleskoplar oluşturmak veya bunları dizilere bağlamak, gökyüzünde görülebilen en ince ölçeklerde yeni ayrıntıları keşfetmek için gereken yüksek çözünürlüklü görüntülerin elde edilmesi açısından kritik öneme sahiptir.
Yeni fotonik fener ile teleskopun topladığı ışıktan daha iyi yararlanarak yüksek çözünürlük elde etmek mümkün. Başarının ayrıntıları şu adreste yayınlandı: Astrofizik Günlük Mektupları.
“Astronomide, en keskin görüntü ayrıntıları genellikle teleskopların birbirine bağlanmasıyla elde edilir. Ancak biz bunu tek bir teleskopla, ışığını fotonik fener adı verilen özel olarak tasarlanmış bir optik fibere besleyerek yaptık. Bu cihaz, yıldız ışığını dalgalanma modellerine göre böler ve aksi takdirde kaybolan ince ayrıntıları korur. Çıkışların ölçümlerini yeniden birleştirerek, yakınlardaki bir diskin çok yüksek çözünürlüklü bir görüntüsünü yeniden oluşturabiliriz. yıldız” dedi ilk yazar ve UCLA doktora adayı Yoo Jung Kim.
Teleskop tarafından toplanan ışık, fotonik fener tarafından dalga cephesinin şekline bağlı olarak birden fazla kanala bölünür (bir akoru kendi müzik notalarına ayırmak gibi) ve ardından gökkuşağı gibi renklere göre daha da bölünür.
Fotonik fenerin kendisi Sidney Üniversitesi ve Central Florida Üniversitesi tarafından tasarlanıp üretildi ve Paris Gözlemevi ve Hawai’i Üniversitesi tarafından geliştirilen ve yönetilen yeni FIRST-PL enstrümanının bir parçası. Bu cihaz, Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi tarafından işletilen, Hawai’i’deki Subaru Teleskobu’nda bulunan Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics cihazına entegre edilmiştir.
Hawai’i Üniversitesi Uzay Bilimi ve Mühendisliği Girişimi’nde öğretim üyesi olan ve yapımın yönetilmesine yardımcı olan Sebastien Vievard, “Beni en çok heyecanlandıran şey, bu cihazın en son fotonikleri burada, Hawai’i’de yapılan hassas mühendislikle harmanlamasıdır” dedi. “Bu, dünya genelinde ve disiplinler arası işbirliğinin, evrene bakış açımızı tam anlamıyla nasıl değiştirebileceğini gösteriyor.”
Işığı farklı bileşenlerine ayıran yaklaşım, geleneksel görüntüleme yöntemlerinden daha iyi çözünürlük elde edebilen yeni bir görüntüleme tekniğine olanak tanıyor.
UCLA fizik ve astronomi profesörü Michael Fitzgerald şöyle konuştu: “Belirli bir boyuttaki herhangi bir teleskop için, ışığın dalga doğası, geleneksel görüntüleme kameralarıyla gözlemleyebileceğiniz ayrıntıların inceliğini sınırlar. Buna kırınım sınırı denir ve ekibimiz bu sınırda başarılabilir olanı ilerletmek için bir fotonik fener kullanmak için çalışıyor.”
Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nde çalışmanın eş liderlerinden Nemanja Jovanoviç, “Bu çalışma, fotonik teknolojilerin astronomide yeni ölçüm türlerini mümkün kılma potansiyelini gösteriyor” dedi. “Daha yeni başlıyoruz. Olasılıklar gerçekten heyecan verici.”
Bu yeni yöntemin uygulanması sırasında bilim insanları ilk başta Dünya atmosferindeki türbülans nedeniyle engellendi. Sıcak bir yaz gününde ufkun bazen dalgalı veya sulu görünmesine benzeyen etki, teleskopla görüntülenen nesnelerin dalgalanmasına ve kıpırdamasına neden olur. Bu etkileri düzeltmek için Subaru Teleskobu’ndaki ekip, ışık dalgalarını gerçek zamanlı olarak stabilize etmek için türbülans etkilerini sürekli olarak iptal eden uyarlanabilir optikler kullandı. Araştırmacılar zorunluluktan dolayı bir adım daha ileri giderek netlik sağlamaya çalıştılar.
Kim, “Bu fiberi kullanarak mekansal bilgiyi ölçmek ve kurtarmak için çok istikrarlı bir ortama ihtiyacımız var” dedi. “Uyarlanabilir optiklerle bile fotonik fener, dalga cephesindeki dalgalanmalara karşı o kadar hassastı ki, kalan atmosferik türbülansı filtrelemek için yeni bir veri işleme tekniği geliştirmem gerekti.”
Ekip, beta Canis Minoris (β CMi) adlı bir yıldızı gözlemlemek için fotonik fenerle donatılmış Subaru Teleskobu’nu kullandı. Canis Minor takımyıldızında bulunan bu yıldız, Dünya’dan yaklaşık 162 ışıkyılı uzaklıkta olup, etrafı hidrojenden oluşan bir diske sahiptir. Disk yıldızın etrafında o kadar hızlı dönüyor ki, bize doğru hareket eden gaz daha mavi parlıyor, uzaklaşan gaz ise daha kırmızı görünüyor.
Bunun nedeni, yaklaşan bir arabanın yüksek perdesi ve uzaklaşan arabanın alçak perdesi gibi olguları tanımlayan Doppler etkisidir. Bu renk kayması, sistem ışığının görünen konumunun dalga boyuyla birlikte hafifçe hareket etmesine neden olur.
Ekip, yeni hesaplama teknikleri uygulayarak, bu renge bağlı görüntü kaymalarını daha önce mümkün olandan yaklaşık beş kat daha fazla hassasiyetle ölçtü. Diskin dönüşünü doğrulamanın ötesinde, diskin dengesiz olduğunu da keşfettiler.
Kim, “Böyle bir asimetri tespit etmeyi beklemiyorduk ve bu sistemleri modelleyen astrofizikçilerin varlığını açıklamak görevi olacak” dedi.
Görüntülemeye yönelik yeni yaklaşım, gökbilimcilerin ve astrofizikçilerin her zamankinden daha küçük ve daha uzaktaki nesnelerin ayrıntılarını görmesine, bazı gizemlerin yanıtlarını ortaya çıkarmasına ve β CMi çevresindeki orantısız disk örneğinde olduğu gibi çözülmesi gereken yeni gizemlere yol açmasına olanak tanıyacak.
Uluslararası çaba, Hawai’i Üniversitesi’ndeki Uzay Bilimi ve Mühendislik Girişimi grubundan araştırmacıları, Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi’ni, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nü, Arizona Üniversitesi’ni, Japonya’daki Astrobiyoloji Merkezi’ni, Paris Gözlemevi’ni, Central Florida Üniversitesi’ni, Sidney Üniversitesi’ni ve Kaliforniya Santa Cruz Üniversitesi’ni içeriyordu.
