Kredit gambar :: Keck
Observatorium Keck II 10 meter mengambil langkah maju penting baru-baru ini ketika memulai pengamatan dengan sistem optik adaptif barunya. Sistem ini menggunakan laser untuk membuat bintang palsu sekitar 90 kilometer di langit - sebuah komputer kemudian dapat menggunakan ini untuk menghitung bagaimana cara menghilangkan efek gangguan atmosfer. Optik adaptif telah digunakan pada teleskop yang lebih kecil, tetapi ini adalah pertama kalinya digunakan pada teleskop sebesar Keck II yang perkasa; butuh sembilan tahun untuk mengadaptasi observatorium.
Tonggak utama dalam sejarah astronomi terjadi baru-baru ini di W.M. Keck Observatory ketika para ilmuwan, untuk pertama kalinya, menggunakan laser untuk membuat bintang panduan buatan pada teleskop 10 meter Keck II untuk mengoreksi kekaburan bintang dengan optik adaptif (AO). Bintang panduan laser telah digunakan pada teleskop yang lebih kecil, tetapi ini adalah penggunaan pertama yang berhasil pada generasi teleskop terbesar di dunia saat ini. Gambar yang dihasilkan (Gambar 1), ditangkap oleh kamera inframerah NIRC2, adalah demonstrasi pertama dari sistem optik adaptif bintang pemandu laser (LGS AO) pada teleskop besar. Ketika selesai, sistem LGS AO akan menandai era baru astronomi di mana para astronom akan dapat melihat hampir semua benda di langit dengan kejelasan optik adaptif.
"Ini adalah salah satu momen yang paling memuaskan selama bertahun-tahun di Keck," kata Dr. Frederic Chaffee, direktur W.M. Keck Observatory malam itu pengamatan dilakukan. “Seperti hasil positif pertama yang positif, ada banyak yang harus dilakukan sebelum sistem dapat dianggap operasional. Tetapi juga seperti hasil cahaya pertama yang positif, itu menunjukkan bahwa hal itu dapat dilakukan, dan memberi kami optimisme besar bahwa tujuan kami bukanlah mimpi yang mustahil, tetapi sebaliknya adalah realitas yang dapat dicapai.
Optik adaptif adalah teknik yang telah merevolusi astronomi berbasis darat melalui kemampuannya untuk menghilangkan kaburnya cahaya bintang yang disebabkan oleh atmosfer bumi. Persyaratannya akan "bintang panduan" yang relatif terang di bidang pandang yang sama dengan objek penelitian ilmiah pada umumnya membatasi penggunaan AO hingga sekitar satu persen dari objek di langit.
Untuk mengatasi pembatasan ini, pada tahun 1994 W.M. Keck Observatory mulai bekerja dengan Lawrence Livermore National Labs (LLNL) untuk mengembangkan sistem bintang panduan buatan. Dengan menggunakan laser untuk membuat "bintang virtual," Para astronom dapat mempelajari objek apa pun di sekitar objek yang jauh lebih redup (hingga ke-19) dengan optik adaptif dan mengurangi ketergantungannya pada bintang panduan terang yang muncul secara alami. Melakukan hal itu akan meningkatkan cakupan langit untuk sistem optik adaptif Keck dari sekitar satu persen dari semua objek di langit, menjadi lebih dari 80 persen.
"Kemampuan baru ini menggunakan bintang panduan laser dengan teleskop besar telah mengundang para astronom untuk mulai menjelajahi langit malam dengan cara yang jauh lebih komprehensif," kata Adam Contos, insinyur optik di W.M. Keck Observatory. "Di masa depan, saya berharap sebagian besar observatorium besar memasang sistem serupa untuk memanfaatkan peningkatan yang luar biasa ini pada kemampuan AO mereka."
Pada Januari 2001, setelah lebih dari tujuh tahun dalam pengembangan, tim Keck dan LLNL merayakan penyelesaian sistem bintang panduan laser Keck. Bintang tiruan dihasilkan ketika cahaya dari laser pewarna 15 watt menyebabkan lapisan atom natrium yang terjadi secara alami menyala sekitar 90 km (56 mil) di atas permukaan bumi. Butuh dua tahun penelitian dan desain canggih sebelum sistem laser dapat diintegrasikan ke dalam sistem optik adaptif Keck II.
Pada dini hari tanggal 20 September, semua subsistem akhirnya datang bersama untuk mengungkapkan kemampuan unik dari sistem AO LGS Keck dan potensinya untuk menyelesaikan objek yang sangat redup. Sistem terkunci pada bintang berkekuatan 15, seorang anggota biner T Tauri yang terkenal bernama HK Tau dan mengungkapkan rincian cakram keliling bintang pendamping itu. Ini adalah pertama kalinya sistem optik adaptif pada teleskop yang sangat besar pernah menggunakan bintang panduan buatan untuk menyelesaikan objek yang pingsan.
Tantangan utama yang dihadapi tim LGS AO adalah seberapa sukses upaya tersebut untuk mengintegrasikan dan mencapai pengukuran kinerja yang baik untuk setiap sub-sistem yang diperlukan. Kekhawatiran tentang kekuatan laser dan kualitas spot-nya, pengoperasian sistem kontrol lalu lintas laser, kemampuan sensor baru untuk mengunci bintang panduan yang lebih redup, dan mampu mengoptimalkan kualitas gambar melalui pemahaman akurat tentang penyimpangan yang bisa tidak diukur dengan menggunakan bintang panduan laser, semuanya diperhitungkan dalam pengamatan malam itu.
"Cahaya pertama adalah upaya tim yang luar biasa," kata Dr. Peter Wizinowich, pemimpin tim untuk tim optik adaptif di W.M. “Sangat memuaskan memiliki masing-masing dari banyak subsistem yang bekerja dengan sangat baik pada upaya pertama kami. Mengutip Virgil, ‘kekayaan Audentes Fortuna Juvat, mendukung yang berani."
Kualitas gambar cahaya pertama LGS AO sangat tinggi. Ketika dikunci pada bintang magnitudo 14, sistem Keck LGS AO merekam "Rasio rasio" sebesar 36 persen (pada panjang gelombang 2,1 mikron, waktu bukaan 30 detik, Gambar 3), dibandingkan dengan empat persen untuk gambar yang tidak dikoreksi. Rasio pemahaman mengukur sejauh mana sistem optik mendekati kesempurnaan "difraksi terbatas", atau batas kinerja teoretis, dari teleskop.
Metrik kinerja lain, "lebar penuh pada setengah maksimum" (FWHM), untuk bintang magnitudo ke-14 ini adalah 50 mili-detik busur, dibandingkan dengan 183 mili-detik busur untuk gambar yang tidak dikoreksi. Pengukuran FWHM membantu para astronom menentukan tepi sebenarnya dari suatu objek, di mana deteksi mungkin tidak tepat atau sulit untuk ditentukan. Pengukuran 50 mili-detik busur hampir setara dengan mampu membedakan sepasang lampu mobil di New York saat berdiri di Los Angeles.
Sepanjang malam itu, bintang panduan laser ini tetap mantap dan cerah, bersinar dengan perkiraan sekitar 9,5, sekitar 25 kali lebih redup daripada yang bisa dilihat mata manusia, tetapi ideal untuk sistem optik adaptif Keck untuk mengukur dan memperbaiki distorsi atmosfer.
Pekerjaan tambahan sedang berlangsung sebelum sistem AO Keck LGS dapat dianggap sepenuhnya operasional. Sistem AO LGS Keck akan tersedia untuk ilmu risiko bersama terbatas tahun depan, dengan penyebaran penuh ke komunitas pengguna Keck pada tahun 2005.
"Bahkan hanya dengan tes pertama ini, para astronom sudah berteriak-teriak untuk menggunakan sistem bintang panduan laser untuk mempelajari galaksi jauh dengan resolusi dan kekuatan yang belum pernah terjadi sebelumnya," kata Dr. David Le Mignant, ilmuwan instrumen optik adaptif di W.M. Keck Observatory, California Association for Research in Astronomy. "Pada tahun depan, optik adaptif akan digunakan untuk mempelajari sejarah pembentukan kaya galaksi awal."
Pentingnya terobosan ini untuk astronomi dunia diringkas oleh Dr. Matt Mountain, direktur Observatorium Gemini, yang mengoperasikan teleskop 8 meter kembar, satu di Mauna Kea dan satu di Cerro Pachon di Chili: “Ini adalah tonggak penting untuk semua astronomi berbasis darat, tidak hanya untuk teleskop kelas delapan hingga 10 meter kita saat ini, tetapi juga untuk impian kita tentang teleskop 30 meter. ”
Anggota tim yang bertanggung jawab atas sistem AO LGS Keck adalah Antonin Bouchez, Jason Chin, Adam Contos, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Chris Neyman, Paul Stomski, Doug Summers, Marcos van Dam, dan Peter Wizinowich, semuanya dari WM Tim mengucapkan terima kasih khusus kepada kolaborator mereka di LLNL: Dee Pennington, Curtis Brown dan Pam Danforth.
Sistem optik adaptif bintang panduan laser didanai oleh W.M. Yayasan Keck.
W. Keck Observatory dioperasikan oleh Asosiasi California untuk Penelitian di Astronomi, kemitraan ilmiah dari California Institute of Technology.
Sumber Asli: Keck News Release
