Innovadora técnica de óptica adaptativa para entender mejor los inicios del universo

La óptica adaptativa permite eliminar las distorsiones causadas por la turbulencia en la atmósfera cuando la observación del cielo. Una innovación importante en este campo se ha logrado por un equipo franco-británico, incluyendo los astrónomos del Observatorio de París, el CNRS y la Universidad Paris Diderot. Esta nueva técnica ha por primera vez ha probado y validado en condiciones reales utilizando el Canarias (1) prototipo montado sobre un telescopio en La Palma (España). Permite a los científicos observar las fuentes astronómicas muy débiles en un campo mucho más amplio de visión que antes era posible. En el futuro, este innovador sistema se puede incluir en uno de los instrumentos que equiparán Europea del Telescopio Extremadamente Grande en Chile. Esto hará posible el estudio de los inicios del universo y comprender mejor su evolución.

La observación de las primeras estrellas y galaxias que se formaron en el Universo temprano, a 800 millones de años después del Big Bang, se requiere un telescopio muy grande.Europea del Telescopio Extremadamente Grande (E-ELT) tendrá un espejo de 42 metros de diámetro y será construida a una altitud de 3060 metros en el desierto de Atacama en Chile. Sin embargo, al igual que todos sus homólogos terrestres, es inevitable que se someterá a los efectos de la turbulencia atmosférica, lo que difumina las imágenes y reduce el contraste y resolución. Para corregir tales distorsiones, tendrá que estar equipado con una tecnología conocida como óptica adaptativa.Esto funciona mediante el uso de un espejo deformable, que compensa en tiempo real la llegada temprana o tardía de frentes de onda de la luz después de que se propagan a través de la atmósfera. Pero esto sólo podría trabajar en un campo de visión muy estrecho hasta ahora. Sin embargo, con el fin de estudiar el universo temprano en detalle, los astrónomos necesitan campos de visión que son al menos diez veces mayor.

Para lograr tales actuaciones, el EAGLE (2) del espectrómetro multi-objeto de imagen, que debería permitir el E-ELT, se está desarrollando en Francia y el Reino Unido. Su objetivo es hacer que sea posible observar de forma simultánea 20 galaxias distantes a menos de 5 minutos de arco (3) (1/6 del diámetro de la Luna llena), cada uno de los cuales se corregirá la distorsión atmosférica. Sin embargo, estas galaxias primitivas, presentes en los primeros momentos del Universo, son demasiado débiles para permitir una medición directa de las distorsiones. Dicha medición por lo tanto, ha de estar basada en información de la luz de las estrellas guía pocos presentes en el campo de visión, junto con la generación de estrellas láser artificiales de viaje cuando las estrellas naturales de guía son insuficientes. Bajo estas condiciones, compensando la turbulencia con un espejo deformable sola ya no es tan eficiente como en convencionales óptica adaptativa. Desde galaxias primordiales tienen un tamaño aparente muy pequeña (aproximadamente un segundo de arco), sólo es necesario para corregir las pequeñas partes de las imágenes que corresponden a las galaxias observadas. Fue sobre esta base que los investigadores desarrollaron una nueva tecnología de óptica adaptativa llamado Multi-Objeto de Óptica Adaptativa (MOAO). Este innovador sistema utiliza un espejo deformable por galaxia de destino (20 en total). Para cada uno de ellos, el espejo se deforma sobre la base de las mediciones realizadas en todas las estrellas guía en el campo de visión, por medio de un estudio tomográfico de la atmósfera.

Instalado en el prototipo de Canarias, esta nueva técnica tiene por primera vez se ha validado en reales en condiciones de cielo en el 4,2 metros de diámetro del telescopio William Herschel de La Palma, Islas Canarias, España. Las mediciones se llevaron a cabo en tres estrellas guía situadas a una distancia considerable de la estrella prueba para la que se modeló la corrección de la degradación de la imagen. Esta compensación se aplicó 150 veces por segundo para el espejo deformable colocado en el haz de luz de la estrella de prueba. El rendimiento canario a la altura de las expectativas: la calidad de la imagen obtenida era muy similar a la medida usando un método convencional de óptica adaptativa en condiciones similares. Los astrónomos ahora se benefician de una técnica de óptica adaptativa que les permitirá estudiar un campo de visión de más de 10 veces mayores que los disponibles hasta ahora. El siguiente paso será repetir este experimento con el mismo prototipo, utilizando artificiales generados por láser estrellas guía. Si la tecnología cumple con las expectativas, se dotará de ESO E-ELT.

 

 

 


Financiación canario: 
-En Francia: Agence nationale de la recherche (ANR), el CNRS, Observatorio de París y la Universidad Paris Diderot, 
en el Reino Unido: Instalaciones Científicas y Tecnológicas del Consejo y de la Universidad de Durham, 
-la Comisión Europea.


 

 

El equipo canario, dirigido por Gérard Rousset de LESIA Richard y Myers de la Universidad de Durham, están agradecidos por las contribuciones de Ingeniería y Proyecto Solutions Ltd y el Isaac Newton Group, que gestiona el telescopio William Herschel. El proyecto EAGLE ( http://eagle.oamp.fr ) está dirigido por Jean-Gabriel Cuby (LAM) y Simon Morris, de la Universidad de Durham.

 

Canarias 1


© Equipe CANARIAS

Las imágenes grabadas en el infrarrojo cercano (1.65 micrones) por CANARIAS: izquierda, sin ninguna corrección, a la derecha, con la corrección de la recuperación de MOAO límite de difracción del telescopio.


 

 

 

Canarias 2


© Tibor Agocs (ING)

El Telescopio William Herschel en el Roque de Los Muchachos, La Palma (Islas Canarias), y el disparo del láser.


 

 

 

Notas:

1) Los laboratorios que participan en este trabajo son: Laboratorio de Estudios Espaciales et d’instrumentaciones en Astrofísica (LES / CNRS / Université Paris iderot / UPMC), Laboratoire d’études galaxias des étoiles, la instrumentación, el físico y otros (GEPI, del Observatorio de . París / CNRS / Université Paris Diderot), la Universidad de Durham y el Centro de Tecnología Astronómica del Reino Unido (UKATC) 
2) Los laboratorios responsables del diseño del instrumento EAGLE son: Laboratorio de Astrofísica de Marsella (CNRS / Université de Provence) , LESIA, GEPI, la Oficina Nacional de Estudios et de recherches aérospatiales (ONERA) de la Universidad de Durham y UKATC. 
3) 1 minuto de arco es igual a 1/60th de un título o 1/30th de que el diámetro de la Luna llena.

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