Популярно про сучасні астрономічні спостереження /репост з перекладом/
Originally posted by yuretz73 at Немного об игрушках...
автор пише:
Трохи про /астрономічні/ іграшки ...
Сьогодні я якось дуже глибоко перейнявся тим, які у нинішніх оптичних астрономів іграшки класні. Ось одна з них: OzPoz
https://www.eso.org/sci/facilities/para nal / instruments / flames / inst / OzPoz.html
http://www.aao.gov.au/local/www/ozpoz/
Напевно, мало хто, подивившись на цю штуку, взагалі зміг би здогадатися, що це астрономічний інструмент, так далеко відійшли вони від народу ...
Розроблено, як можна здогадатися з назви, в Австралії, прототип успішно працює в ААО, Австралійській Астрономічній Обсерваторії. А сама ця штука трудиться на одному з найсучасніших оптичних телескопів світу з дуже оригінальною :) назвою, VLT, Very Large Telescope - Дуже Великий Телескоп. Точніше, звичайно, це обсерваторія з групою телескопів, 4 головних з діаметрами дзеркал 8.2 метра і 4 допоміжних з діаметрами 1.8 метра, розташована в Чилі на високогірному плато Атакама. Штука живе на головному телескопі за нумером 2 з непристойною назвою на якомусь місцевому діалекті куей, що означає просто "Місяць".
http://www.eso.org/public/teles-instr/v lt /
Ну, про цю обсерваторію, напевно, не треба особливо розповідати, все про неї і так всі знають :)
А ось страшненького виду девайс з картинки - це не що інше, як система надточного позиціонування оптичних волокон. Так би мовити, мікрометричний гвинт з числовим програмним управлінням :) Пам'ятаєте, як астрономи 19-го і більшої частини 20-го століть дивилися на відзняті вночі фотопластинки в мікроскопи та проводили за допомогою найпростіших гвинтових мікрометрів вимірювання? Ось це і є внучатий племінник тих мікрометрів з мікроскопами. Ця штука за допомогою маніпуляторів розставляє 170, а то й більше "головок" оптичних волокон на спеціальній пластині, яка потім поміщається у фокальну площину телескопа, тобто на ній формується зображення, створюване телескопом. Головки, звичайно, розставляються таким чином, щоб відповідати цікавим небесних об'єктах. Пластин таких дві: поки одна спостерігає, на інший можна все переставити, а потім поміняти їх місцями, втрачаючи мінімум дорогоцінного наглядової часу.
Точність роботи приголомшлива: мінімальна відстань, на якій головки можуть відстояти одна від одної, відповідає на небесній сфері кутку всього в 10.5 кутових секунди, причому кожна позиціонується з точністю 0.1 кутової секунди (плюс точність наведення телескопа, звичайно, про що окрема оповідь, але вона , як можна здогадатися, цілком відповідає). Що ці цифри означають на практиці? Диски яскравих планет - Венери, Марса, Юпітера і Сатурна якраз мають кутові розміри такого ж порядку, в залежності від поточної відстані до Землі варіюючи у межах про одної до декількох десятків кутових секунд. Скажімо, розміри Юпітера змінюються від 30 до 50 кутових секунд. Уявляєте? У межах диска Юпітера, який для нашого неозброєного погляду здається не більше ніж точкової зіркою, ця штука може ТОЧНО розставити від двох до чотирьох волокон!
Ну і що далі? А далі світло від далекої зірки відправляється в подорож по волокну, яке закінчується на одному з кількох спеціальних вимірювальних приладів. Ці прилади дозволяють дізнатися про світловий сигнал багато різного цікавого. Все разом це називається, до речі, FLAMES - Fibre Large Array Multi-Element Spectrograph (Волоконний Великий Груповий Багатоелементний Спектрограф або якось так, так, в сучасній науці чомусь прийнято складати дивні абревіатури). З цих приладів я трошки розповім тільки про один, спектрограф UVES (Ultra-violet and Visible Echelle Spectrograph - Ешель-спектрограф ультрафіолетового і видимого діапазонів).
До нього від всієї цієї навороченою установки веде всього вісім волокон. Всього?! Якщо згадати, що не так давно на всіх (та й зараз на багатьох) телескопах світу у вчених була можливість вимірювати не більше ОДНОГО спектру за один прийом, вісім стає величезним числом. Але це тільки початок. Не вдаючись в деталі того, що таке Ешель-спектрограф, (іноді по-російськи його неправильно називають "ешелле", див жаль тільки англомовну статтю в вікіпедії http://en.wikipedia.org/wiki/Echelle_gr ating або різні невеликі статті , які можна нагуглити), скажемо тільки, що на відміну від звичайних призм і дифракційних градок він спеціально пристосований для роботи з високими порядками інтерференції. Що попросту означає, що він дозволяє досягати величезного спектрального розділення на величезних же діапазонах: подати світло у вигляді дуже-дуже детальної "веселки", в якій помітна яскравість кожного найтоншого, крихітного відтінку. Остання частина приладу являє собою попросту спеціальний цифровий фотоапарат, який робить "фотографію" цієї "веселки", яка і зберігається як остаточний результат спостереження. Бажають і розуміючі можуть зануритися в параметри цього інструмента ось тут:
http://www.eso.org/sci/facilities/paran al / instruments / uves / inst /
Якщо коротко, у нього є два окремих широкосмугових канали, синій (довжини хвиль 300 - 500 нанометрів) і червоний (420-1100 нанометрів). Для порівняння, людське око бачить випромінювання приблизно від 400 (синій колір) до 700 (червоний колір) нанометрів. Т. ч. спектрограф покриває ВЕСЬ видимий діапазон плюс шматки ближніх ультрафіолетового і інфрачервоного. У кожному з каналів досяжно спектральний дозвіл близько ста тисяч елементів. Простіше кажучи: дуже детальний спектр на величезному діапазоні. Ось як виглядає всього лише один стананометровий фрагмент (на синьому кінці спектру, від 400 до 500 нанометрів) сонячного спектра, отриманий на цьому спектрографі (щоб ворога заплутати, довжини хвиль там в ангстремах, 1 ангстрем = 0.1 нанометра):
Дивлячись на цю картинку, можна перейнятися тим, як БАГАТО там всякого - а потім помножити це багато приблизно на 10 ...
Ну, ось ми продерлися з гріхом навпіл через опис всієї цієї складної системи. І навіщо все це диво потрібно? Звичайно, в першу чергу не для того, щоб дивитися на Сонце чи Юпітер. Є дещо набагато цікавіше, наприклад, кульові зоряні скупчення. Це такі тісні і численні групи зірок, які виділені із загальної Галактичної зоряної популяції настільки, що їх можна справедливо вважати супутниками нашої Галактики. Вони цікаві з багатьох причин і в багатьох відношеннях загадкові. Наприклад, вік найстаріших їх них ні багато ні мало відповідає віку всього Всесвіту, а у воєнний час може навіть його перевершувати
За допомогою системи мікрометричного волокнонаведення :) ми можемо "навестися" на конкретні вісім зірок з багатьох тисяч і "поміряти" їх щонайточніші спектри. Як багато хто, напевно, знають, у кожного хімічного елемента є свій, дуже характерний спектральний слід - свого роду вселенський "ідентифікаційний код". Ось так, наприклад, виглядає видима частина спектра найпростішого елемента, водню:
Зверху спектр гарячого чистого випромінювального водню (як, наприклад, в водневих лампах), а от знизу - спектр поглинання, саме так виглядає спектр холодного водню (холодного, звичайно, по зоряних мірках, його температура може бути тисячі градусів) у верхніх шарах атмосфери якоїсь зірки, він вибірково "краде" шматочки із зоряної веселки. На графіку спектрографа, на зразок того, що ми бачили вище, такі "вкрадені" шматки будуть виглядати глибокими западинами. Їх називають лініями поглинання.
У більш складних елементів, звичайно, більш складні спектри, але у кожного свій, особливий. Сучасні комп'ютери дозволяють виділити ці особливі елементарні спектри по одному з великого складного спектру отриманого від якогось об'єкта. І в результаті виходячи з детального спектру ми отримуємо ... хімічний склад об'єкта! Спектрограф з надшироким діапазоном і надвисоким розділенням на зразок описаного тут UVES дозволяє ідентифікувати у верхніх шарах спостережуваних зірок більшу частину таблиці Менделєєва, причому не тільки визначити наявність конкретних елементів, але і їх пропорційну кількість. Простіше кажучи - написати "хімічну формулу" зірки.
Всі знають, як геологи за хімічним складом гірських порід визначають їх походження і приблизну історію регіону. Точно так само, визначивши "формули" кількох спеціально підібраних зірок у кульовому скупченні, можна дізнатися багато чого про походження та історію цього скупчення. Наприклад, застосувавши всю описану вище апаратуру до спостереження кульового скупчення NGC 5694, група італійських учених всього пару місяців тому прийшла до висновку, що це скупчення в нашій Галактиці - явний прибулець! Чужі вони нам, звідкись придрейфували, з глибин міжгалактичного простору, можливо з підступними шпигунськими цілями.
http://arxiv.org/abs/1308.6653
До чого це я? А, ну так, позаздрив просто, читаючи цю статтю, до чого класні у оптичних астрономів іграшки :) Якщо раптом що не так написав, буду вдячний колегам-оптиках за поправки.
Tags: vlt , Чумацький Шлях , зоряні скупчення (кластери) , зірки , технології
попереднє по темі:
про сучасні телескопи... Про дослідження Всесвіту, його виникнення, розвиток і будову...
астрономічне: дещо про сучасні телескопи...
дещо про один кубічний кілометр льоду на Південному полюсі...
між іншим, чому в неба блакитно-синій колір...? )
чому в зоряну ніч небо... чорне?
з макро- до мікро- світу. Уявна мандрівка.
виникнення і розвиток Всесвіту. "Великий Вибух".
великомасштабна структура Всесвіту...
ієрархія розмірів космічних структур Всесвіту...
- астрономічне...