На прошлой неделе над Европейской Южной обсерваторией (ESO) в чилийском комплексе Паранал были спроецированы четыре лазера. Как объявила ESO, лазеры успешно создали «искусственную звезду», которую астрономы могут использовать для измерения и коррекции размытия, вызванного атмосферой Земли.
Запуск лазеров с каждого из восьмиметровых телескопов в Паранале стал важной вехой проекта GRAVITY+. Это комплексная модернизация интерферометра Очень Большого Телескопа ESO (VLTI).
GRAVITY+ открывает более широкие возможности наблюдения и значительно увеличивает охват неба для VLTI, позволяя изучать даже более тусклые и удалённые объекты.
Первой целью для команд GRAVITY+ и ESO в Паранале стали массивные звёзды в центре туманности Тарантул — области звездообразования в соседней галактике, Большом Магеллановом Облаке. Первые наблюдения показали, что яркий объект в туманности, считавшийся чрезвычайно массивной одиночной звездой, на самом деле является двойной звездой, состоящей из двух близко расположенных звёзд. Это демонстрирует возможности и научный потенциал модернизированного VLTI.
Доктор Ребека Гарсия Лопес, эксперт по формированию звёзд и планет в Школе физики UCD, является ассоциированным партнёром консорциума GRAVITY+, отвечающим за модернизацию спектрографа прибора. Она сказала: «Это открывает новую эру в оптической интерферометрии и позволит нам понять, как формируются солнечные системы, подобные нашей, с беспрецедентной детализацией».
Интерферометрия и GRAVITY
VLTI объединяет свет от нескольких отдельных телескопов с помощью интерферометрии. GRAVITY — это успешный инструмент VLTI, который использовался для создания изображений экзопланет, наблюдения близких и далёких звёзд и проведения детальных наблюдений за тусклыми объектами, вращающимися вокруг сверхмассивной чёрной дыры Млечного Пути.
GRAVITY+ вносит изменения в инфраструктуру телескопов и модернизирует подземные туннели VLTI, где световые лучи собираются вместе. Установка лазера на каждом из ранее не оснащённых телескопов является ключевым достижением этого долгосрочного проекта, превращающего VLTI в самый мощный оптический интерферометр в мире.
Главный исследователь, профессор Франк Эйнхауэр из Института внеземной физики Общества Макса Планка (MPE), Германия, который возглавлял консорциум, сказал: «VLTI с GRAVITY уже позволил совершить множество непредвиденных открытий. Мы рады видеть, как GRAVITY+ продвинет границы ещё дальше».
Доктор Таро Шимизу, астроном MPE и член консорциума, сказал: «Это открывает инструменту доступ для наблюдений за объектами в ранней далёкой Вселенной, менее чем через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва».
Модернизация VLTI
Серия модернизаций продолжается уже несколько лет и включает пересмотренную технологию адаптивной оптики — систему коррекции размытия, вызванного атмосферой Земли, — с передовыми современными датчиками и деформируемыми зеркалами.
До сих пор для VLTI коррекция адаптивной оптики проводилась путём наведения на яркие опорные звёзды, которые должны были находиться близко к цели, что ограничивало количество наблюдаемых объектов. С установкой лазера на каждом из телескопов создаётся яркая искусственная звезда на высоте 90 км над поверхностью Земли, что позволяет корректировать атмосферное размытие в любой точке неба. Это открывает всё южное небо для VLTI и значительно увеличивает его возможности наблюдения.
Благодаря добавлению этих лазеров астрономы смогут изучать далёкие активные галактики и напрямую измерять массу сверхмассивных чёрных дыр, которые их питают, а также наблюдать за молодыми звёздами и дисками, формирующими планеты вокруг них.
Вклад GRAVITY в астрофизику
GRAVITY совершил значительные прорывы в астрофизике за последнее десятилетие. Он успешно проверил теорию общей теории относительности Эйнштейна (путём измерения гравитационного красного смещения), принеся профессору Райнхарду Гензелю из MPE и профессору Андреа Гез из Калифорнийского университета Нобелевскую премию по физике в 2020 году.
Доктор Гарсия Лопес из UCD является соавтором статьи 2018 года «Обнаружение гравитационного красного смещения на орбите звезды S2 вблизи массивной чёрной дыры в центре Галактики», опубликованной в журнале «Astronomy & Astrophysics».
Кроме того, астрономы использовали GRAVITY, чтобы найти первые наблюдательные доказательства магнитосферной аккреции — процесса, посредством которого материя «подаётся» в новорождённые звёзды. Результаты были опубликованы в 2020 году в журнале Nature под названием «Измерение размера области магнитосферной аккреции в TW Hydrae», где доктор Гарсия Лопес является первым автором.
Через доктора Гарсию Лопес Университетского колледжа Дублина участвует в модернизации спектрографа GRAVITY, отвечающего за обновление спектрального разрешения. В сотрудничестве с Национальным автономным университетом Мексики (UNAM) они разработали голографическую призму-решётку для установки в спектрографе, а также отвечают за тестирование и установку в VLTI.