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自适应光学系统

2021-7-5 09:35| 发布者: vantsing| 查看: 1044| 评论: 0

摘要: 虽然主动光学可以确保望远镜的主镜始终保持完美的形状,但地球的大气湍流会使获得的图像发生畸变,即使在世界上最适于天文学观测的地方使用望远镜,例如位于智利的Paranal天文台,那里是欧洲南方天文台VLT望远镜的所 ...

虽然主动光学可以确保望远镜的主镜始终保持完美的形状,但地球的大气湍流会使获得的图像发生畸变,即使在世界上最适于天文学观测的地方使用望远镜,例如位于智利的Paranal天文台,那里是欧洲南方天文台VLT望远镜的所在地。这种湍流会引起星星闪烁,这令诗人感到兴奋,但也让天文学家感到惆怅,因为它模糊了宇宙最精细的细节。在太空直接进行观测,可以避免这种大气模糊效应,但这与使用地面设施相比,操作太空望远镜的成本很高。我们在地球以外放置望远镜时,其尺寸和范围受到限制。


天文学家现致力于一种叫做自适应光学的方法。一种由计算机控制的精密可变形反射镜可实时校正由地球大气层扰动引起的畸变,使用它我们在地面获得的图像几乎和在太空中拍摄的图像一样清晰。自适应光学系统使得校正后的光学系统可以在地面观测到更精细的天体特征。


自适应光学系统需要一个与研究对象亮度相当的恒星作为参考。这个参考恒星是用来测量当地大气造成的模糊效应程度的,以便通过可变形反射镜修正它。由于夜空中并不总是有合适的恒星作为参考,于是天文学家高强度激光束照射地球的上层大气来制造人造恒星。正是有了这些激光引导星,才使得几乎整个天空都可以使用自适应光学系统观测。


1989年以来,欧洲南方天文台率先开发了自适应光学和激光引导星技术。VLT 激光引导星设备是南半球第一个此类设备。多年来,欧洲南方天文台与欧洲几个机构和工厂合作,以保持在该领域的世界领先地位。Paranal天文台拥有当今世界上最先进、数量最多的自适应光学系统。

光引导星设备(LGSF).

图片来源: ESO/H.H. Heyer

Galactic中心发射的一束激光
图片来源: ESO/y. Beletsky

银河系中心
图片来源: ESO/s. Gillessen et al

ESO使用自适应光学设备已取得了优秀的科研成果。这些成果包括第一次对太阳系外一颗明亮恒星附近的行星星云进行直接观测,以及第一次对银河系中心黑洞的关键特征进行观测识别。


下一代自适应光学系统旨在在为ELT望远镜和VLT望远镜提供支持,这受到欧盟委员会的资助支持。VLT项目计划同时使用几个激光导航星,和像SPHERE行星探测器这种先进的自适应光学仪器。此外为应对ELT项目,一款定制的先进系统正在被开发,它包括一个革命性的40米直径的主镜。最近取得的一些重大进展也有利于系统获得更大的校正视野,这一成果对未来的 VLTELT自适应光学系统的设计都会产生深远影响。
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