Adaptív optika

Bár az aktív optika biztosítja, hogy a teleszkóp főtükrének alakja mindig a lehető legtökéletesebb legyen, a Föld légkörében fellépő turbulencia még a csillagászati megfigyelésekre legalkalmasabb helyszíneken, így az ESO Very Large Telescope (VLT) távcsőrendszerének helyet adó Paranal csúcson rögzített képeket is torzítja. A turbulencia miatt a csillagok “pislognak”, ami a költőket gyönyörködteti, a csillagászokat azonban frusztrálja, mivel elkeni a kozmosz legfinomabb részleteit. A közvetlenül a világűrből végzett megfigyeléseknél nyilván nem lép fel a légkör torzító hatása, de az űrtávcsöveknek a földi teleszkópokhoz képesti magas üzemeltetési költsége korlátozza a fellőhető teleszkópok méretét és feladatkörét.

A csillagászok ezért az adaptív optika nevű módszerhez folyamodtak. Kifinomult, számítógép által vezérelt deformálható tükrök valós időben korrigálhatják a földi légkörben fellépő turbulenciák képtorzító hatását. Ezáltal a képek csaknem olyan élesek lesznek, mintha a megfigyelés az űrből történt volna. Az adaptív optikával korrigált optikai rendszerrel sokkal halványabb csillagászati objektumok sokkal finomabb részletei figyelhetők meg, mint az egyébként a felszínről lehetséges lenne.

Az adaptív optika használatához szükség van egy kellően fényes referenciacsillagra a megfigyelt objektumhoz nagyon közel. Ezt használják a távcső feletti levegőrétegek okozta elkenődés mérésére, majd ennek alapján a deformálható tükörrel történő korrekcióra. Mivel alkalmas csillagok az égbolt nem minden részén állnak rendelkezésre, a csillagászok mesterséges csillagokat is létre tudnak hozni nagy teljesítményű lézernyalábokkal megvilágítva a Föld felsőlégkörét. A lézer-vezetőcsillagoknak köszönhetően ma már majdnem a teljes égbolton lehet adaptív optikával észlelni.

1989 óta az Európai Déli Csillagvizsgáló az adaptív optikai rendszerek és a lézer-vezetőcsillagok technológiájának fejlesztésében is úttörő szerepet játszik. A déli féltekén a VLT Laser Guide Star Facility nevű berendezése volt az első ilyen eszköz. Az évek során az ESO számos európai kutatóintézettel és ipari szereplővel működött együtt, így továbbra is világszinten meghatározó vezetője ennek a területnek. A Paranal Obszervatóriumban találjuk a világ legfejlettebb és legnagyobb számú működő adaptív optikai rendszerét.

Laser Guide Star Facility (LGSF)
Laser Guide Star Facility (LGSF).
Forrás: ESO/H.H.Heyer
Shooting a Laser at the Galactic Centre
A galaktikus centrum felé mutató lézernyaláb.
Forrás: ESO/Y. Beletsky
The Centre of the Milky Way
A Tejútrendszer centruma.
Forrás: ESO/S. Gillessen et al.

Az ESO adaptív optikai rendszereinek köszönhetően kiemelkedő tudományos eredmények születtek. Ilyen például az első közvetlen detektálása egy közeli fényes csillag körül keringő exobolygónak, vagy a Tejútrendszer centrumát uraló fekete lyuk paramétereinek meghatározása.

Az Európai Bizottság kutatási alapjával kötött szerződések által nyújtott támogatások jóvoltából pedig már az adaptív optikai rendszerek következő generációja is készül, mind a VLT, mind az Extremely Large Telescope (ELT) számára. A VLT projektjének része több lézer-vezetőcsillag együttes használata, illetve adaptív optikát alkalmazó fejlett műszerek építése, ilyen például a SPHERE bolygókereső. Ugyanakkor fejlesztés alatt állnak azok a rendszerek is, amelyek kielégítik majd az ELT 40 méteres, forradalmian új főtükre által támasztott igényeket. Jelentős előrelépés történt a nagyobb korrigált látómező felé vezető úton is, ennek pedig hatása lesz a VLT és az ELT jövőbeli adaptív optikai rendszereinek tervezésében is.