Размер имеет значение для разрешения изображения в телескопе. Чем больше апертура для наблюдения, тем больше света она может уловить. Больше света помогает обнаружить более тусклые космические объекты, а также делает изображения более чёткими.
Обычно астрономы получают наилучшие результаты, когда изображения с разных телескопов по всему миру объединяются. Однако исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и Национальной астрономической обсерватории Японии доказали, что это не всегда необходимо.
Чтобы получить самое чёткое изображение глубокого красного диска далёкой звезды в спектральном свете водорода-альфа, им понадобился всего один телескоп. В своём исследовании, опубликованном в журнале Astrophysical Journal Letters, они объясняют, что это стало возможным благодаря точно настроенному оптическому волокну, называемому фотонным фонарём.
В традиционных камерах их дифракционный предел (или максимальное количество деталей, которое они могут уловить) ограничен волновой природой света. Фотонный фонарь обходит эти волны, сначала разделяя свет на отдельные формы длин волн. Этот процесс, по словам команды, похож на разделение одного музыкального аккорда на ноты. Затем астрономы использовали фотонный фонарь для дальнейшего разделения световых волновых фронтов по цвету, как радугу.
«Это устройство разделяет звёздный свет в соответствии с его моделями флуктуаций, сохраняя тонкие детали, которые в противном случае были бы потеряны», — сказала соавтор исследования Ю Джонг Ким. «Перегруппировав измерения выходных сигналов, мы смогли реконструировать изображение диска вокруг соседней звезды с очень высоким разрешением».
Преодоление трудностей
Ким и её коллеги сначала столкнулись с визуальным шумом, исходящим от атмосферы Земли. Подобно тому, как в жаркий солнечный день горизонт может казаться волнистым, их телескоп продолжал изображать объекты так, будто они вибрировали.
Первым шагом к решению проблемы стала адаптивная оптика. Этот процесс постоянно подавляет атмосферную турбулентность, вызывающую волны в реальном времени. Однако вскоре команда поняла, что им нужны дополнительные инструменты.
«Даже с адаптивной оптикой фотонный фонарь был настолько чувствителен к флуктуациям волнового фронта, что мне пришлось разработать новую методику обработки данных для фильтрации оставшейся атмосферной турбулентности», — рассказала Ким.
После применения этого фильтра команда получила беспрецедентный взгляд на звезду в созвездии Малого Пса по имени бета Малого Пса (β CMi). Расположенная примерно в 162 световых годах от Земли, β CMi окружена диском из водорода, движущегося с невероятной скоростью. Из-за эффекта Доплера газ, мчащийся к Земле, светится синим, а удаляющийся — красным.
Используя свою новую методику, астрономы измерили сдвиги изображений звезды, зависимые от цвета, с точностью, в пять раз превышающей предыдущие наблюдения. При этом они обнаружили нечто неожиданное: диск звезды оказался асимметричным. По словам Ким, теперь другой исследовательский отдел должен выяснить, почему это так.
«Мы не ожидали обнаружить такую асимметрию, — сказала она. — Объяснение её присутствия станет задачей для астрофизиков, моделирующих эти системы».