Kredit gambar: UC Berkeley
University of California, Berkeley, para astronom telah mengambil keuntungan dari sistem bintang pemandu laser yang baru dipasang di UC's Lick Observatory untuk mendapatkan gambar yang tajam dan bebas binar dari cakram berdebu samar dari bintang besar yang jauh. Gambar-gambar itu dengan jelas menunjukkan bahwa bintang-bintang dua hingga tiga kali lebih besar dari matahari terbentuk dengan cara yang sama seperti bintang-bintang tipe matahari - di dalam awan bola yang berputar-putar yang runtuh ke dalam cakram, seperti darimana matahari dan planet-planetnya muncul.
Sinar laser kuning yang menembus langit di atas Lick Observatory menjadi operasional pada teleskop Shane 10-kaki tahun lalu, memperluas penggunaan sistem "cermin karet" teleskop, yang disebut optik adaptif, ke seluruh langit malam hari. Penambahan laser menjadikan Lick satu-satunya observatorium yang menyediakan bintang panduan laser untuk penggunaan rutin.
Tim UC Berkeley dan rekan-rekannya di Pusat Optik Adaptif UC Santa Cruz dan Laboratorium Nasional Lawrence Livermore (LLNL) melaporkan hasil mereka dalam jurnal Science Science edisi 27 Februari.
"Paradigma untuk bintang-bintang seperti matahari kita adalah keruntuhan gravitasi awan menjadi protobintang dan piringan akresi mirip pancake, tetapi ada beberapa massa di mana ini tidak dapat bekerja - luminositas bintang menjadi cukup untuk mengganggu piringan, dan itu runtuh secepat menarik bersama, ”kata James R. Graham, profesor astronomi di UC Berkeley. "Data kami menunjukkan bahwa paradigma model standar masih bekerja untuk bintang dua hingga tiga kali lebih besar dari matahari."
"Tanpa optik adaptif, kami hanya akan melihat gumpalan besar kabur dari tanah dan tidak akan dapat mendeteksi struktur halus di sekitar sumber," tambah mahasiswa pascasarjana UC Berkeley Marshall D. Perrin. "Pengamatan kami memberikan dukungan kuat untuk pandangan yang muncul bahwa bintang massa rendah dan menengah terbentuk dengan cara yang sama."
Sebuah sistem optik adaptif, yang menghilangkan efek kabur dari turbulensi atmosfer, ditambahkan ke teleskop Lick's Shane pada tahun 1996. Namun, seperti semua teleskop lainnya dengan optik adaptif saat ini, termasuk Teleskop Keck kembar 10 meter di Hawaii, teleskop Lick telah memiliki untuk mengandalkan bintang terang di bidang pandang untuk memberikan referensi yang diperlukan untuk menghilangkan blur. Hanya sekitar satu hingga 10 persen objek di langit yang cukup dekat dengan bintang terang agar sistem bintang panduan "alami" bekerja.
Laser pewarna natrium, yang dikembangkan oleh ilmuwan laser ace Deanna M. Pennington dan Herbert Friedman dari LLNL, akhirnya melengkapi sistem optik adaptif sehingga para astronom dapat menggunakannya untuk melihat bagian mana pun dari langit, apakah bintang terang ada di dekatnya.
Diikat ke lubang teleskop Lick, laser bersinar sinar sempit sekitar 60 mil melalui zona turbulen ke atmosfer atas, di mana sinar laser merangsang atom natrium untuk menyerap dan memancarkan kembali cahaya dengan warna yang sama. Natrium berasal dari mikrometeorit yang menyala dan menguap saat memasuki atmosfer Bumi.
Titik bercahaya kuning yang diciptakan di atmosfer setara dengan bintang berkekuatan 9 - sekitar 40 kali lebih redup daripada yang bisa dilihat mata manusia. Namun demikian, ia menyediakan sumber cahaya yang stabil sama efektifnya dengan bintang jauh yang terang.
"Kami menggunakan cahaya itu untuk mengukur turbulensi di atmosfer melalui teleskop kami ratusan kali per detik, dan kemudian menggunakan info itu untuk membentuk cermin fleksibel khusus sedemikian rupa sehingga ketika cahaya, baik dari laser dan target Anda berada melihat, memantul darinya, efek turbulensi dihilangkan, ”kata Claire Max, seorang profesor astronomi dan astrofisika di UC Santa Cruz, wakil direktur Center for Adaptive Optics dan seorang peneliti di LLNL yang telah bekerja untuk lebih banyak dari 10 tahun untuk mengembangkan sistem bintang panduan laser.
Dalam salah satu tes pertama sistem ini, Graham dan Perrin memutar teleskop pada bintang langka, muda, masif bernama bintang Herbig Ae / Be yang kabur dari tanah dan biasanya terlalu pingsan untuk dicitrakan oleh optik adaptif panduan bintang alami. Bintang Herbig Ae / Be, dengan massa antara 1,5 dan 10 kali dari matahari dan mungkin kurang dari 10 juta tahun, dianggap sebagai awal dari bintang masif - bintang yang akan berakhir seperti panas, bintang Tipe A Sirius dan bintang Vega. Bintang Herbig Ae / Be dikatalogkan bertahun-tahun yang lalu oleh astronom UC Santa Cruz George Herbig, sekarang di Universitas Hawaii.
Yang paling masif dari bintang Herbig Ae / Be sangat menarik karena mereka yang mengalami ledakan supernova yang menabur galaksi dengan atom-atom berat, membuat planet padat, dan bahkan kehidupan menjadi mungkin. Mereka juga memicu pembentukan bintang di awan terdekat.
Apa yang dilihat para astronom sangat mirip dengan gambaran yang diketahui tentang bintang-bintang T Tauri, yang merupakan tahap pembentukan bintang-bintang hingga 50 persen lebih besar dari matahari kita dan hingga 100 juta tahun. Gambar kedua bintang Herbig Ae / Be dengan jelas menunjukkan garis gelap yang membagi dua bintang, yang disebabkan oleh cakram yang menghalangi cahaya bintang yang terang, dan lingkaran cahaya debu dan gas bulat yang menyelimuti bintang dan cakram. Di setiap bintang, dua semburan gas dan debu dapat tampak muncul dari kutub piringan akresi.
Kedua bintang, yang dikategorikan sebagai LkH (198 dan LkH (233 (sumber Lick hidrogen-alfa)), masing-masing berjarak 2.000 dan 3.400 tahun cahaya, di wilayah yang jauh dari galaksi Bima Sakti.
"Bahan dari awan protostellar tidak dapat jatuh langsung ke bintang bayi, jadi ia pertama kali mendarat di piringan akresi dan hanya bergerak ke dalam untuk jatuh ke bintang setelah ia melepaskan momentum sudutnya," jelas Perrin. “Proses transfer momentum sudut tersebut, bersama dengan evolusi medan magnet, mengarah pada peluncuran arus keluar bipolar. Aliran keluar ini akhirnya membersihkan amplop, meninggalkan bintang yang baru lahir dikelilingi oleh piringan akresi. Lebih dari beberapa juta tahun, sisa materi dalam disk itu bertambah, hanya menyisakan bintang muda di belakang. ”
Perrin menambahkan bahwa Teleskop Luar Angkasa Hubble telah memberikan "disk yang sangat jelas, gambar yang tidak ambigu dari dan keluar sekitar bintang Tauri," membenarkan teori tentang pembentukan bintang seperti matahari kita. Tetapi, karena kelangkaan relatif bintang Herbig Ae / Be, data yang jelas untuk bintang-bintang itu masih kurang sampai sekarang, katanya.
Para astronom telah mengusulkan bahwa bintang yang sangat masif terbentuk dari tabrakan dua atau lebih bintang, atau dalam awan turbulen tidak seperti piringan akresi yang berputar-putar. Menariknya, bintang ketiga yang dicitrakan pada malam yang sama oleh Graham dan Perrin ternyata adalah dua bintang seperti matahari dengan pita gas dan debu di antara mereka, tampak curiga seperti satu bintang yang menangkap materi dari yang lain.
Graham berharap dapat memotret bintang Herbig Ae / Be yang lebih besar untuk melihat apakah model pembentukan bintang standar meluas ke bintang yang lebih besar. Gambar-gambar terperinci dari bintang-bintang Herbig Ae / Be berhutang banyak pada sistem bintang panduan laser baru seperti pada polarimeter pencitraan inframerah-dekat yang dibangun oleh Perrin dan ditambahkan ke Berkeley Near Infrared Camera (IRCAL) yang sudah terpasang pada teleskop.
"Tanpa polarimeter, cahaya dari bintang-bintang sebagian besar mengaburkan struktur di sekitar mereka," kata Perrin. "Polarimeter memisahkan cahaya bintang yang tidak terpolarisasi dari cahaya yang terpolarisasi terpolarisasi dari debu circumstellar, yang meningkatkan kemampuan mendeteksi debu itu. Sekarang kami telah mengembangkan teknik ini di Lick, akan memungkinkan untuk memperluasnya ke teleskop 10 meter Keck saat sistem bintang panduan laser di sana mulai beroperasi. "
Polarimeter membagi cahaya dari gambar menjadi dua polarisasi menggunakan jenis baru birefringent crystal yang terbuat dari lithium, yttrium dan fluorine (LiYF4), sebuah perbaikan dari kristal kalsit yang digunakan hingga saat ini.
Banyak kelompok lain sedang mengembangkan laser untuk digunakan sebagai bintang panduan, tetapi kelompok Max telah mengungguli para pesaingnya sejak pertama kali menunjukkan konsep ini pada awal 1990-an di Livermore. Sejak itu, ia dan rekannya telah menyempurnakan laser dan perangkat lunak yang memungkinkan cermin - dalam kasus teleskop Lick 120-inci, cermin sekunder 3-inci di dalam teleskop utama - yang akan dilenturkan tepat untuk menghilangkan binar dari bintang.
Laser 11 hingga 12 watt adalah laser pewarna natrium yang disesuaikan dengan frekuensi yang akan merangsang atom natrium dingin di atmosfer. Laser pewarna dipompa oleh laser neodymium YAG hijau, saudara yang lebih besar untuk pointer laser milliwatt hijau yang tersedia.
"Alasan kami sekarang dapat melakukan sains dengan sistem bintang panduan laser adalah keandalan dan kegunaannya jauh lebih baik," kata Graham. "Laser membuka optik adaptif ke komunitas yang jauh lebih besar."
"Saya pikir itu akan menjadi instrumen kuda yang keras di Lick," tambah Max. “Laser itu sendiri dan perangkat keras sistem optik adaptif cukup stabil dan cukup kuat. Apa yang akan terjadi sekarang adalah orang akan melakukan astronomi dengannya, mereka akan mengembangkan teknik baru untuk mengamatinya, mencobanya pada jenis objek baru. Dengan cara yang khas, seorang astronom yang baik akan datang dan melakukan sesuatu dengan instrumen Anda yang tidak pernah Anda bayangkan. "
Max dan rekan-rekannya telah menguji sistem bintang panduan laser yang identik di Teleskop Keck di Hawaii, tetapi belum siap untuk penggunaan rutin, katanya.
"Keck menggunakan teknologi yang sama yang kita miliki di Lick," kata Max. “Saya berharap untuk melihat teknologi umum ini digunakan pada kebanyakan teleskop, tetapi dengan berbagai jenis laser. Orang-orang menciptakan jenis laser baru di kanan dan kiri, jadi saya pikir permainan itu masih ada. ”
Penulis lain dari makalah Science, selain Graham, Perrin, Max dan Pennington, berafiliasi dengan Pusat Ilmu Adaptasi Optik Yayasan Sains Nasional, berpusat di UC Santa Cruz: asisten peneliti astronom Paul Kalas dari UC Berkeley, James P. Lloyd dari Institut Teknologi California, Donald T. Gavel dari Laboratorium UC Adaptif UC Santa Cruz, dan Elinor L. Gates dari UC Observatories / Lick Observatory.
Pengamatan dan pengembangan bintang panduan laser didanai oleh National Science Foundation dan Departemen Energi AS.
Sumber Asli: Rilis Berita UC Berkeley
