In 2007 voltooide de European Southern Observatory (ESO) de werkzaamheden aan de Very Large Telescope (VLT) van de Paranal-sterrenwacht in het noorden van Chili. Deze op de grond gebaseerde telescoop is 's werelds meest geavanceerde optische instrument, bestaande uit vier telescopen met hoofdspiegels (met een diameter van 8,2 meter) en vier verplaatsbare hulptelescopen met een diameter van 1,8 meter.
Onlangs is de VLT geüpgraded met een nieuw instrument dat bekend staat als de Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), een panoramische integraalveldspectrograaf die werkt op zichtbare golflengten. Dankzij de nieuwe adaptieve optiekmodus die dit mogelijk maakt (bekend als lasertomografie) kon de VLT onlangs een aantal beelden van Neptunus, sterrenhopen en andere astronomische objecten met een onberispelijke helderheid verkrijgen.
In de astronomie verwijst adaptieve optica naar een techniek waarbij instrumenten het vervagende effect veroorzaakt door de atmosfeer van de aarde kunnen compenseren, wat een ernstig probleem is als het gaat om telescopen op de grond. Kortom, als licht door onze atmosfeer gaat, wordt het vervormd en worden verre objecten wazig (daarom lijken sterren te fonkelen wanneer ze met het blote oog worden gezien).
Een oplossing voor dit probleem is het plaatsen van telescopen in de ruimte, waar atmosferische storing geen probleem is. Een andere manier is om te vertrouwen op geavanceerde technologie die de vervormingen kunstmatig kan corrigeren, wat resulteert in veel duidelijkere beelden. Een dergelijke technologie is het MUSE-instrument, dat werkt met een adaptieve optische eenheid genaamd GALACSI - een subsysteem van de Adaptive Optics Facility (AOF).
Het instrument biedt twee adaptieve optische modi: de Wide Field-modus en de Narrow Field-modus. Terwijl de eerste corrigeert voor de effecten van atmosferische turbulentie tot een kilometer boven de telescoop over een relatief breed gezichtsveld, gebruikt de Narrow Field-modus lasertomografie om te corrigeren voor bijna alle atmosferische turbulentie boven de telescoop om veel scherpere beelden te creëren, maar over een kleiner deel van de hemel.
Deze bestaat uit vier lasers die aan de vierde Unit Telescope (UT4) zijn bevestigd en intens oranje licht de lucht in laten stralen, natriumatomen hoog in de atmosfeer simuleren en kunstmatige 'Laser Guide Stars' creëren. Licht van deze kunstmatige sterren wordt vervolgens gebruikt om de turbulentie in de atmosfeer te bepalen en correcties te berekenen, die vervolgens naar de vervormbare secundaire spiegel van de UT4 worden gestuurd om te corrigeren voor het vervormde licht.
Met behulp van deze Narrow Field Mode kon de VLT opmerkelijk scherpe testbeelden vastleggen van de planeet Neptunus, verre sterclusters (zoals de bolvormige sterrenhoop NGC 6388) en andere objecten. Hiermee heeft de VLT aangetoond dat de UT4-spiegel de theoretische grens van de beeldscherpte kan bereiken en niet langer wordt beperkt door de effecten van atmosferische vervorming.
Dit betekent in wezen dat het voor de VLT nu mogelijk is om vanaf de grond beelden vast te leggen die scherper zijn dan die van de Hubble-ruimtetelescoop. De resultaten van UT4 zullen ingenieurs ook helpen bij het maken van vergelijkbare aanpassingen aan de ESO's Extremely Large Telescope (ELT), die ook zal vertrouwen op lasertomografie om zijn onderzoeken uit te voeren en zijn wetenschappelijke doelen te bereiken.
Deze doelen omvatten de studie van superzware zwarte gaten (SMBH's) in de centra van verre melkwegstelsels, stralen van jonge sterren, bolhopen, supernovae, de planeten en manen van het zonnestelsel en buitenzonneplaneten. Kortom, het gebruik van adaptieve optica - zoals getest en bevestigd door de VLT's MUSE - stelt astronomen in staat telescopen op de grond te gebruiken om de eigenschappen van astronomische objecten veel gedetailleerder te bestuderen dan ooit tevoren.
Daarnaast zullen andere adaptieve optische systemen de komende jaren profiteren van de samenwerking met de Adaptive Optics Facility (AOF). Deze omvatten de GRAAL van ESO, een adaptieve optiekmodule met grondlaag die al wordt gebruikt door de Hawk-I infrarood-breedveldcamera. Over enkele jaren zal ook het krachtige Enhanced Resolution Imager and Spectrograph (ERIS) -instrument aan de VLT worden toegevoegd.
Tussen deze upgrades en de inzet van ruimtetelescopen van de volgende generatie in de komende jaren (zoals de James Webb Space Telescope, die in 2021 in gebruik zal worden genomen), verwachten astronomen veel meer van het heelal "in focus" te krijgen. En wat ze zien, zal zeker helpen bij het oplossen van enkele langdurige mysteries en zal waarschijnlijk nog veel meer creëren!
En zorg ervoor dat u geniet van deze video's van de afbeeldingen verkregen door de VLT van Neptunus en NGC 6388, met dank aan ESO:
