ULTRACAM-instrument gemonteerd op de Very Large Telescope. Afbeelding tegoed: ESO. Klik om te vergroten.
Britse wetenschappers hebben een nieuw venster op het heelal geopend met de recente ingebruikname van het bezoekersinstrument ULTRACAM aan de European Southern Observatory's (ESO) Very Large Telescope (VLT) in Chili.
ULTRACAM is een ultrasnelle camera die in staat is om enkele van de snelste astronomische gebeurtenissen vast te leggen. Het kan tot 500 foto's per seconde in drie verschillende kleuren tegelijk maken. Het is ontworpen en gebouwd door wetenschappers van de universiteiten van Sheffield en Warwick (Verenigd Koninkrijk), in samenwerking met het UK Astronomy Technology Centre in Edinburgh.
ULTRACAM maakt gebruik van de nieuwste CCD-detectortechnologie (Charge Coupled Device) om gegevens op te nemen, op te slaan en te analyseren met de vereiste gevoeligheden en snelheden. CCD-detectoren zijn te vinden in digitale camera's en camcorders, maar de apparaten die in ULTRACAM worden gebruikt, zijn speciaal omdat ze groter, sneller en vooral veel gevoeliger zijn voor licht dan de detectoren die worden gebruikt in de hedendaagse consumentenelektronica.
In mei 2002 zag het instrument “eerste licht” op de 4,2 meter lange William Herschel-telescoop (WHT) op La Palma. Sindsdien heeft het instrument in totaal 75 nachten tijd op de WHT gekregen om elk object in het heelal te bestuderen dat verduisteringen, transits, occulten, flikkeringen, fakkels, pulsaties, oscillaties, uitbarstingen of explodeert.
Deze observaties hebben een bonanza van nieuwe en opwindende resultaten opgeleverd, die hebben geleid tot al 11 wetenschappelijke publicaties die in pers of pers zijn gepubliceerd.
Om de zwakste sterren met de allerhoogste snelheden te bestuderen, is het echter nodig om de grootste telescopen te gebruiken. Zo begon 2 jaar geleden met de voorbereiding van ULTRACAM voor gebruik op de VLT.
"Astronomen die de VLT gebruiken, hebben nu een instrument dat speciaal is ontworpen voor de studie van snelle fenomenen", aldus Vik Dhillon, van de Universiteit van Sheffield (VK) en de ULTRACAM-projectwetenschapper. "Door ULTRACAM te gebruiken in combinatie met de huidige generatie grote telescopen is het nu mogelijk om hemelverschijnselen met hoge snelheid te bestuderen, zoals verduisteringen, oscillaties en verduistering in sterren die miljoenen keren te zwak zijn om met het blote oog te zien."
Zwarte gaten observeren
Het instrument zag op 4 mei 2005 het eerste licht op de VLT en werd vervolgens gedurende 17 opeenvolgende nachten op de telescoop gebruikt om extrasolaire planeten, binaire systemen met zwart gat, pulsars, witte dwergen, asteroseismologie, cataclysmische variabelen, bruine dwergen, gamma te bestuderen stralen, actieve galactische kernen en Kuipergordel-objecten.
Een van de zwakke objecten die met ULTRACAM op de VLT zijn bestudeerd, is GU Muscae. Dit object bestaat uit een zwart gat in een baan van 10 uur met een normale, zonneachtige ster. Het zwarte gat is omgeven door een schijf materiaal die van de normale ster is overgebracht. Als dit materiaal op het zwarte gat valt, komt er energie vrij, die in de lichtcurve zichtbare flitsen met een grote amplitude produceert. Dit object heeft een magnitude 21,4, dat wil zeggen, het is een miljoen keer zwakker dan wat met het blote oog kan worden gezien. Maar om het in detail te bestuderen en de kortst mogelijke pulsen te detecteren, is het noodzakelijk om belichtingstijden van slechts 5 seconden te gebruiken. Dit is mogelijk met het grote diafragma en de grote efficiëntie van de VLT.
Deze unieke waarnemingen hebben een reeks scherpe pieken onthuld, gescheiden door ongeveer 7 minuten. Zo'n stabiel signaal moet worden gebonden aan een relatief stabiele structuur in de materieschijf rond het zwarte gat. De astronomen zijn nu bezig deze resultaten tot in de kleinste details te analyseren om de oorsprong van deze structuur te begrijpen.
Een andere reeks observaties was gewijd aan de studie van planeten buiten het zonnestelsel, meer in het bijzonder die die voor hun gastster doorgaan. ULTRACAM-waarnemingen hebben de astronomen in staat gesteld om gelijktijdig lichtkrommen, in verschillende kleurbanden, te verkrijgen van vier bekende doorgaande exoplaneten ontdekt door de OGLE-enquête, en dit met een precisie van een tiende van een procent en met een resolutie van 4 seconden. Dit is een factor tien beter dan eerdere metingen en zal zeer nauwkeurige massa's en radii opleveren voor deze zogenaamde "hot-Jupiters". Omdat ULTRACAM waarnemingen doet in drie verschillende golfbanden, zullen astronomen met dergelijke waarnemingen ook kunnen vaststellen of de straal van de exoplaneet bij verschillende golflengten verschillend is. Dit kan cruciale informatie opleveren over de mogelijke atmosfeer van exoplaneten.
De camera is het eerste instrument dat gebruikmaakt van de Visitor Focus on Melipal (UT3) en het eerste in het VK gebouwde instrument dat op de VLT wordt gemonteerd. Met de Visitor Focus kunnen innovatieve technologieën en instrumenten gedurende korte tijd aan de telescoop worden toegevoegd, waardoor er onderzoeken kunnen plaatsvinden die niet beschikbaar zijn met de huidige reeks instrumenten.
"Deze paar nachten met ULTRACAM op de VLT hebben de unieke ontdekkingen aangetoond die kunnen worden gedaan door een innovatieve technologie te combineren met een van de beste astronomische faciliteiten ter wereld", zegt Tom Marsh van de University of Warwick en lid van het team. "We hopen dat ULTRACAM nu een regelmatige bezoeker van de VLT wordt, waardoor Europese astronomen toegang krijgen tot een uniek nieuw hulpmiddel om het heelal te bestuderen."
Meer informatie
Het ULTRACAM-team bestaat uit Vik Dhillon, Stuart Littlefair en Paul Kerry (Sheffield, VK), Tom Marsh (Warwick, VK), Andy Vick en Dave Atkinson (UKATC, Edinburgh, VK). Voor de installatie op de VLT kregen ze steun van Kieran O'Brien en Pascal Robert (ESO, Chili). De ULTRACAM-projectpagina is te vinden op http://www.shef.ac.uk/~phys/people/vdhillon/ultracam.
Oorspronkelijke bron: ESO-persbericht
