Optyka adaptatywna

O ile optyka aktywna może zapewnić, że główne zwierciadło teleskopu zawsze zachowuje idealny kształt, to turbulencje ziemskiej atmosfery zaburzają obrazy uzyskiwane nawet w najlepszych miejscach dla świata astronomii, w tym w Paranal w Chile, gdzie znajduje się teleskop teleskop VLT. Turbulencje powodują, że gwiazdy mrugają w sposób, który zachwyca poetów, ale frustruje astronomów, ponieważ rozmazuje szczegóły w obrazach kosmosu. Obserwacje bezpośrednio z przestrzeni kosmicznej pozwalają na uniknięcie zaburzającego efektu atmosfery, ale wysokie koszty użytkowania teleskopów kosmicznych w porównaniu do urządzeń naziemnych ograniczają rozmiary teleskopów umieszczanych na poza Ziemią.

Astronomowie stosują wobec tego metodę zwaną optyką adaptatywną (optyką adaptacyjną). Są to wyrafinowane, deformowalne zwierciadła kontrolowane przez komputery, które w czasie rzeczywistym korygują zaburzenia powodowane przez turbulencje atmosferyczne, pozwalając uzyskać zdjęcia niemal tak ostre jak te wykonywane z przestrzeni kosmicznej. Optyka adaptatywna umożliwia korekcję systemu optycznego w celu obserwacji dokładniejszych szczegółów znacznie słabszych obiektów niż było to wczesniej możliwe w obserwatoriach naziemnych.

Optyka adaptatywna potrzebuje w miarę jasnej gwiazdy porównania, która znajduje się blisko badanego obiektu. Gwiazda porównania jest wykorzystwana do mierzenia rozmycia powodowanego przez lokalną atmosferę, aby deformowalne zwierciadło mogło je korygować. Ponieważ użyteczne do tego celu gwiazdy nie są dostępne w każdym miejscu nieba, astronomowie tworzą sztuczne gwiazdy, kierując silny promień lasera w górne warstwy ziemskiej atmosfery. Dzięki takim laserowym gwiazdom porównania prawie całe niebo może być obserwowane z wykorzystaniem optyki adaptatywnej.

Europejskie Obserwatorium Południowe rozwija technologie optyki adaptatywnej i laserowej gwiazdy porównania od 1989 roku. VLT Laser Guide Star Facility było pierwszym tego typu urządzeniem na półkuli południowej. W ciągu wielu lat ESO współpracowała z róznymi europejskimi instytutami i firmami przemysłowymi, aby pozostać światowym liderem na tym polu. Obserwatorium Paranal ma obecnie najbardziej zaawansowany system optyki adaptatywnej, z największą liczbą elementów.

Urządzenia optyki adaptatywnej ESO uzyskują czołowe wyniki naukowe, takie jak pierwsze bezpośrednie obserwacje planety pozasłonecznej w pobliżu jasnej gwiazdy, czy zbadanie własności czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej.

Następna generacja optyki adaptatywnej jest już w drodze, zarówno dla VLT, jak i dla przyszłego ELT. Wspracia w tym zakresie udziela Komisja Europejska, która finansuje kontrakty. Wśród projektów, które trafią do VLT, jest jednoczesne użycie kilku laserowych gwiazd porównania, a także zaawansowane instrumenty optyki adaptatywnej, takie jak poszukiwacz planet SPHERE. W trakcie prac rozwojowych są także zaawansowane systemy, które mają sprostać wymaganiom ELT - rewolucyjnemu teleskopowi o zwierciadle głównym kalsy 40 metrów. Niedawne znaczące postępy utorowały także drogę korekcji w szerszym polu widzenia, co będzie mieć wpływ na projektowanie przyszłych systemów dla VLT i ELT.