Afbeelding tegoed: USNO
Astronomen van verschillende Amerikaanse observatoria hebben aangekondigd dat ze het licht van zes onafhankelijke telescopen met succes hebben samengevoegd tot een enkel beeld met een hoge resolutie van een ver verwijderd multi-sterrensysteem. Om een beeld met dit detailniveau te creëren, zou een enkele telescoop 50 meter breed moeten zijn - groter dan alles wat er op dit moment bestaat. Deze techniek, interferometrie genaamd, is eerder met paren telescopen gedaan, maar nooit met wel zes.
Astronomen van het US Naval Observatory (USNO), het Naval Research Laboratory (NRL) en Lowell Observatory hebben vandaag aangekondigd dat ze het licht van zes onafhankelijke telescopen met succes hebben gecombineerd om een enkel beeld met hoge resolutie te vormen van een ver meersterrensysteem op afstand . Het is voor het eerst dat dit wordt bereikt in het optische gebied van het elektromagnetische spectrum. De Navy Prototype Optical Interferometer (NPOI) op Lowell Observatory's Anderson Mesa-locatie nabij Flagstaff, Arizona, observeerde het drievoudige sterrenstelsel Eta Virginis, dat zich op ongeveer 130 lichtjaar van de aarde bevindt.
"Deze ontwikkeling maakt het mogelijk om telescopen te" synthetiseren "met openingen van meer dan honderden meters", zegt Dr. Kenneth Johnston, wetenschappelijk directeur van de Naval Observatory. 'Het zal leiden tot de directe weergave van de oppervlakken van sterren en van stervlekken, analoog aan de zonnevlekken op de zon. Deze technologie kan ook worden toegepast op ruimtesystemen voor teledetectie van de aarde en andere objecten in het zonnestelsel, maar ook op sterren en sterrenstelsels. ”
Optische interferometers combineren het licht van verschillende onafhankelijke telescopen tot een "synthetische" telescoop waarvan het vermogen om een afbeelding met een hoge resolutie te maken evenredig is met de maximale afstand tussen de telescopen. Ze zijn het antwoord op de onbetaalbare kosten en enorme technische problemen bij het bouwen van extreem grote, monolithische telescopen met één spiegel. Aangezien de snelheid waarmee een gigantische telescoopopening wordt gesynthetiseerd met een interferometerreeks gelijk is aan het aantal combinaties tussen twee telescopen van de reeks, heeft de combinatie van de zes NPOI-telescopen meer dan het verviervoudigde vermogen van NPOI om gegevens over zijn concurrenten te verzamelen.
USNO en NRL hebben, in samenwerking met Lowell Observatory en met financiering van het Office of Naval Research en de Oceanographer of the Navy, in 1991 de krachten gebundeld om het instrument te bouwen. Stellaire waarnemingen zijn uitgevoerd met een array van drie stations sinds het "eerste licht" in 1996.
Vanwege de technische moeilijkheid die gepaard gaat met het koppelen van zelfs een klein aantal afzonderlijke telescopen, zijn de hoge resolutiemogelijkheden van optische interferometers echter tot nu toe alleen gebruikt op relatief eenvoudige stellaire bronnen. Basisvragen, zoals de schijnbare diameter van een ster of het bestaan en de bewegingen van nabije stellaire metgezellen, zijn gemakkelijk te beantwoorden voor dergelijke bronnen. Om de ruimtelijke resolutie en gevoeligheid voor de stellaire structuur te vergroten, moeten interferometers echter meer telescopen met elkaar verbinden om een gelijkmatige bemonstering van het gesynthetiseerde diafragma te verkrijgen. Drie gecombineerde telescopen zorgen voor drie metingen in het gesynthetiseerde diafragma, maar zes telescopen bieden 15 combinaties.
Om de zes bundels samen te voegen, heeft het NPOI-team een nieuw type hybride bundelcombinator ontworpen. Daarnaast zijn er nieuwe hardware en besturingssystemen ontwikkeld om elke mogelijke telescoopcombinatie in de geregistreerde gegevens op unieke wijze te coderen, zodat de informatie die nodig is voor de uitlijning en superpositie van de sterrenlichtgolffronten en de beeldreconstructie correct kan worden gedecodeerd.
Het veld van interferometrie is een zich snel ontwikkelend, met reuzen zoals de dubbele Keck-telescopen van 10 meter die vorig jaar 'eerste randen' bereikten, en de VLTI-planning van het European Southern Observatory om het licht van vier 8-meter telescopen te combineren. Meer bescheiden maar veelzijdige beeldvormende interferometers zoals CHARA, COAST en IOTA werken ook al een paar jaar, maar NPOI is de eerste die licht combineert uit een volledige reeks van zes telescopen.
In de nabije toekomst zal NPOI alle resterende stations in gebruik nemen waarop een van de zes telescopen kan worden gemonteerd voor een maximale array-afmeting van 430 meter, de grootste basislijn van alle huidige beeldvormende interferometerprojecten.
Stellaire astrofysica zal een revolutie teweegbrengen door de mogelijkheid om andere sterren dan de zon rechtstreeks af te beelden. Uiteindelijk kan optische interferometrie, wanneer ze in de ruimte wordt gebruikt met de ervaring die is opgedaan met experimenten op de grond, de mogelijkheid ontwikkelen om planeten van Jupiter-formaat in een baan om verre sterren te verbeelden.
'Denk aan de vroege dagen van radio-interferometrie en kijk naar de wereldwijde arrays die we tegenwoordig routinematig gebruiken', zegt dr. Johnston. "We zijn overgegaan van eenvoudige arrays met twee elementen naar continentale reeksen met tien of meer antennes die uiterst fijne beelden van verre quasars produceren. We staan aan de rand van het bereiken van vergelijkbare resultaten voor zichtbaar lichtbronnen. ”
Oorspronkelijke bron: US Naval Observatory News Release
