Επτά λέιζερ «σκίζουν» τον ουρανό της Ατακάμα: Το τεχνητό άστρο που βοηθά το VLT να βλέπει το Σύμπαν

Επτά ισχυρές δέσμες λέιζερ «σκίζουν» πλέον τον νυχτερινό ουρανό πάνω από την έρημο Ατακάμα στη Χιλή, δημιουργώντας ένα τεχνητό άστρο περίπου 90 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της Γης.

Το εντυπωσιακό θέαμα αποτελεί μέρος της προηγμένης τεχνολογίας που χρησιμοποιεί το Very Large Telescope (VLT) του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου (ESO), με στόχο να περιορίσει τις παραμορφώσεις που προκαλεί η γήινη ατμόσφαιρα στις αστρονομικές παρατηρήσεις.

Οι δέσμες δεν κατευθύνονται προς μακρινούς πλανήτες ή άστρα. Στρέφονται προς ένα στρώμα της ατμόσφαιρας πλούσιο σε άτομα νατρίου, προκαλώντας την εκπομπή φωτός και δημιουργώντας ένα φωτεινό σημείο που λειτουργεί ως τεχνητό άστρο.

Το σημείο αυτό αποτελεί ουσιαστικά έναν τεχνητό «οδηγό» για το τηλεσκόπιο. Με βάση τη συμπεριφορά του φωτός του, οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν τις παραμορφώσεις που προκαλεί η ατμόσφαιρα και να τις διορθώσουν.

Η ατμόσφαιρα θολώνει τις εικόνες

Παρότι η ατμόσφαιρα είναι απαραίτητη για τη ζωή στη Γη, αποτελεί σημαντικό εμπόδιο για τα επίγεια τηλεσκόπια.

Το φως από μακρινούς γαλαξίες και άστρα περνά μέσα από διαφορετικά στρώματα αερίων πριν φτάσει στους καθρέφτες ενός παρατηρητηρίου. Οι συνεχείς μεταβολές στην ατμόσφαιρα προκαλούν παραμορφώσεις, με αποτέλεσμα τα αντικείμενα του Διαστήματος να μην εμφανίζονται τόσο καθαρά όσο θα μπορούσαν.

Το VLT χρησιμοποιεί την τεχνική της προσαρμοστικής οπτικής για να αντιμετωπίσει το πρόβλημα.

Ειδικοί καθρέφτες μεταβάλλουν διαρκώς το σχήμα τους, αντισταθμίζοντας τις παραμορφώσεις που έχουν καταγραφεί. Η διαδικασία πραγματοποιείται με εξαιρετικά μεγάλη ταχύτητα, ώστε η εικόνα να διορθώνεται σχεδόν σε πραγματικό χρόνο.

Πώς λειτουργεί το τεχνητό άστρο

Τα λέιζερ του VLT κατευθύνονται προς τη μεσόσφαιρα, όπου βρίσκεται ένα στρώμα ατόμων νατρίου σε ύψος περίπου 90 χιλιομέτρων.

Η ακτίνα διεγείρει τα άτομα νατρίου, τα οποία στη συνέχεια εκπέμπουν φως. Το φως που επιστρέφει προς το τηλεσκόπιο δημιουργεί ένα τεχνητό φωτεινό σημείο στον ουρανό.

Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν αυτό το σημείο ως σημείο αναφοράς για να υπολογίσουν τις επιδράσεις της ατμόσφαιρας. Τα δεδομένα μεταφέρονται στο σύστημα προσαρμοστικής οπτικής, το οποίο προσαρμόζει ανάλογα τους παραμορφώσιμους καθρέφτες.

Επτά λέιζερ για καλύτερες παρατηρήσεις

Η τελευταία αναβάθμιση του VLT αύξησε τον συνολικό αριθμό των λέιζερ που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο συγκρότημα σε επτά.

Ένα από τα τέσσερα κύρια τηλεσκόπια, το Yepun, είχε ήδη από το 2016 τη δυνατότητα να χρησιμοποιεί τέσσερις δέσμες ταυτόχρονα.

Η νέα διαμόρφωση επιτρέπει την αξιοποίηση περισσότερων τεχνητών άστρων και τη διόρθωση της ατμοσφαιρικής παραμόρφωσης σε μεγαλύτερο τμήμα του ουρανού.

Κάθε λέιζερ έχει ισχύ 22 Watt και η διάμετρος της δέσμης φτάνει περίπου τα 30 εκατοστά.

Τα τέσσερα τηλεσκόπια λειτουργούν συνδυαστικά

Το VLT αποτελείται από τέσσερα μεγάλα τηλεσκόπια, τα Antu, Kueyen, Melipal και Yepun. Καθένα διαθέτει κύριο κάτοπτρο διαμέτρου 8,2 μέτρων.

Μέσω της συμβολομετρίας, τα τέσσερα όργανα μπορούν να συνδυάζουν τις παρατηρήσεις τους και να λειτουργούν ουσιαστικά σαν ένα πολύ μεγαλύτερο εικονικό τηλεσκόπιο.

Η βελτίωση της προσαρμοστικής οπτικής επιτρέπει στους επιστήμονες να αξιοποιούν καλύτερα αυτή τη δυνατότητα και να καταγράφουν λεπτομέρειες σε εξαιρετικά μακρινούς στόχους.

Από στρατιωτική τεχνολογία στην εξερεύνηση του Διαστήματος

Η χρήση λέιζερ για τη δημιουργία τεχνητών άστρων δεν ξεκίνησε ως καθαρά αστρονομική εφαρμογή. Αντίστοιχες τεχνολογίες είχαν αναπτυχθεί κατά την περίοδο του Ψυχρού Πολέμου για στρατιωτικούς σκοπούς και την παρακολούθηση δορυφόρων.

Στη συνέχεια, η τεχνολογία προσαρμόστηκε στις ανάγκες των αστρονόμων, προσφέροντας έναν τρόπο αντιμετώπισης των προβλημάτων που δημιουργεί η ατμόσφαιρα.

Σήμερα, τα συστήματα του VLT μπορούν να λειτουργούν σταθερά κατά τη διάρκεια της νύχτας, επιτρέποντας τη συνεχή διόρθωση των ατμοσφαιρικών επιδράσεων.

Το VLT και οι μεγάλες αστρονομικές παρατηρήσεις

Το Very Large Telescope έχει χρησιμοποιηθεί σε σημαντικές παρατηρήσεις, μεταξύ άλλων για την απεικόνιση εξωπλανήτη και για την παρακολούθηση άστρων που περιφέρονται γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία.

Η νέα γενιά συστημάτων λέιζερ ενισχύει περαιτέρω τις δυνατότητές του, επιτρέποντας στους επιστήμονες να λαμβάνουν καθαρότερες εικόνες χωρίς να χρειάζεται να περιμένουν ιδανικές ατμοσφαιρικές συνθήκες.

Τι γίνεται όταν περνά αεροπλάνο

Οι ισχυρές δέσμες λέιζερ απαιτούν, ωστόσο, αυστηρά μέτρα ασφαλείας. Για τον λόγο αυτό το παρατηρητήριο διαθέτει σύστημα που παρακολουθεί την εναέρια κυκλοφορία.

Εάν ένα αεροσκάφος βρεθεί στην πορεία μιας δέσμης, τα λέιζερ μπορούν να απενεργοποιηθούν αυτόματα.

Έτσι, τα επτά φωτεινά «μονοπάτια» που εμφανίζονται πάνω από την Ατακάμα δεν αποτελούν απλώς ένα εντυπωσιακό θέαμα. Είναι ένα από τα εργαλεία με τα οποία οι αστρονόμοι προσπαθούν να εξουδετερώσουν τις επιπτώσεις της γήινης ατμόσφαιρας και να εξετάσουν το Σύμπαν με μεγαλύτερη ακρίβεια.