Kredit gambar: UC Berkeley
University of California, Berkeley, para astronom telah memanfaatkan sistem bintang panduan laser yang baru dipasang di Observatorium Lick UC untuk mendapatkan gambar tajam, bebas berkelip dari cakera berdebu samar bintang besar yang jauh. Gambar menunjukkan dengan jelas bahawa bintang dua hingga tiga kali lebih besar daripada bentuk matahari dengan cara yang sama seperti bintang jenis suria - di dalam awan sfera yang berpusing yang runtuh ke dalam cakera, seperti dari mana matahari dan planetnya muncul.
Sinar laser kuning yang menembus langit di Lick Observatory mula beroperasi pada teleskop Shane 10 kaki tahun lalu, memperluas penggunaan sistem "cermin getah" teleskop, yang disebut optik adaptif, ke seluruh langit malam. Penambahan laser menjadikan Lick satu-satunya balai cerap yang menyediakan bintang panduan laser untuk penggunaan rutin.
Pasukan UC Berkeley dan rakan-rakannya di UC Santa Cruz's Center for Adaptive Optics and Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) melaporkan hasil mereka dalam edisi 27 Februari jurnal Science.
"Paradigma untuk bintang seperti matahari kita adalah keruntuhan awan graviti ke protostar dan cakera penambah seperti pancake, tetapi ada beberapa jisim di mana ini tidak dapat berfungsi - kecerahan bintang menjadi mencukupi untuk mengganggu cakera, dan ia runtuh secepat ia bergabung, ”kata James R. Graham, profesor astronomi di UC Berkeley. "Data kami menunjukkan bahawa paradigma model standard masih berfungsi untuk bintang dua hingga tiga kali lebih besar daripada matahari."
"Tanpa optik adaptif, kami hanya akan melihat gumpalan kabur besar dari tanah dan tidak dapat mengesan struktur halus di sekitar sumbernya," tambah pelajar siswazah UC Berkeley, Marshall D. Perrin. "Pemerhatian kami memberikan sokongan yang kuat untuk pandangan yang muncul bahawa bintang jisim rendah dan menengah terbentuk dengan cara yang serupa."
Sistem optik adaptif, yang menghilangkan kesan kabur dari pergolakan atmosfera, ditambahkan pada teleskop Lick's Shane pada tahun 1996. Namun, seperti semua teleskop lain dengan optik adaptif hari ini, termasuk Teleskop Keck 10 meter kembar di Hawaii, teleskop Lick telah untuk bergantung pada bintang terang di bidang pandangan untuk memberikan rujukan yang diperlukan untuk menghilangkan kabur. Hanya sekitar satu hingga 10 peratus objek di langit yang cukup dekat dengan bintang yang terang agar sistem bintang panduan "semula jadi" berfungsi.
Laser pewarna natrium, yang dikembangkan oleh saintis laser ace, Deanna M. Pennington dan Herbert Friedman dari LLNL, akhirnya melengkapkan sistem optik adaptif sehingga para astronom dapat menggunakannya untuk melihat mana-mana bahagian langit, sama ada bintang terang berada berdekatan atau tidak.
Diikat pada lubang teleskop Lick, laser memancarkan sinar sempit kira-kira 60 batu melalui zon bergelora ke atmosfer atas, di mana cahaya laser merangsang atom natrium untuk menyerap dan memancarkan semula cahaya dengan warna yang sama. Natrium berasal dari mikrometeorit yang keluar dan menguap ketika memasuki atmosfera Bumi.
Titik bercahaya kuning yang diciptakan di atmosfera bersamaan dengan bintang berukuran 9 - kira-kira 40 kali lebih lemah daripada yang dapat dilihat oleh mata manusia. Walaupun begitu, ia memberikan sumber cahaya yang stabil sama berkesannya dengan bintang yang jauh terang.
"Kami menggunakan cahaya itu untuk mengukur pergolakan atmosfer di teleskop kami ratusan kali sesaat, dan kemudian menggunakan maklumat tersebut untuk membentuk cermin fleksibel khusus sedemikian rupa sehingga ketika cahaya, baik dari laser maupun sasaran Anda melihat, memantulnya, kesan pergolakan itu dihilangkan, "kata Claire Max, seorang profesor astronomi dan astrofizik di UC Santa Cruz, timbalan pengarah Pusat Optik Adaptif dan seorang penyelidik di LLNL yang telah berusaha untuk lebih banyak lagi daripada 10 tahun untuk membangunkan sistem bintang panduan laser.
Dalam salah satu ujian pertama sistem ini, Graham dan Perrin menghidupkan teleskop pada bintang-bintang langka, muda dan besar yang disebut bintang Herbig Ae / Be yang kabur dari permukaan tanah dan biasanya terlalu samar untuk digambarkan oleh optik adaptif bintang panduan semula jadi. Bintang-bintang Herbig Ae / Be, dengan jisim antara 1.5 dan 10 kali cahaya matahari dan mungkin berusia kurang dari 10 juta tahun, dianggap sebagai permulaan bintang-bintang besar - bintang yang akan berakhir seperti bintang Sirius Jenis A yang panas dan Vega. Bintang-bintang Herbig Ae / Be telah dikatalogkan beberapa tahun yang lalu oleh ahli astronomi UC Santa Cruz, George Herbig, yang kini berada di Universiti Hawaii.
Bintang-bintang Herbig Ae / Be yang paling banyak menarik perhatian kerana bintang-bintang yang mengalami letupan supernova yang menghasilkan galaksi dengan atom-atom berat, menjadikan planet padat dan bahkan kehidupan mungkin. Mereka juga mencetuskan pembentukan bintang di awan berdekatan.
Apa yang dilihat oleh ahli astronomi sangat mirip dengan gambar bintang T Tauri yang diketahui, yang merupakan tahap pembentukan bintang hingga 50 peratus lebih besar daripada matahari kita dan berumur hingga 100 juta tahun. Imej dari dua bintang Herbig Ae / Be dengan jelas menunjukkan garis gelap yang membelah dua bintang, disebabkan oleh cakera yang menyekat cahaya terang bintang, dan lingkaran debu dan gas yang bersinar menyelimuti bintang dan cakera. Di setiap bintang, dua jet gas dan habuk kelihatan muncul dari kutub cakera penambahan.
Kedua-dua bintang tersebut, yang dikategorikan sebagai LkH (198 dan LkH (233 (sumber hidrogen-alpha Lick), 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 pertama kali mendarat di cakera penambahan dan hanya bergerak ke dalam untuk jatuh ke bintang setelah melepaskan momentum sudut," jelas Perrin. "Proses pemindahan momentum sudut, bersamaan dengan evolusi medan magnet, membawa kepada pelancaran aliran keluar bipolar. Aliran keluar ini akhirnya membersihkan sampul surat, meninggalkan bintang yang baru lahir dikelilingi oleh cakera pertambahan. Selama beberapa juta tahun, sisa bahan dalam cakera bertambah, hanya meninggalkan bintang muda di belakang. "
Perrin menambah bahawa Teleskop Angkasa Hubble telah memberikan "gambar cakera dan aliran keluar yang sangat jelas dan jelas di sekitar bintang T Tauri," mengesahkan teori mengenai pembentukan bintang seperti matahari kita. Tetapi, kerana relatif jarangnya bintang Herbig Ae / Be, data yang jelas untuk bintang-bintang tersebut kurang sampai sekarang, katanya.
Ahli astronomi telah mengusulkan bahawa bintang yang sangat besar terbentuk dari perlanggaran dua bintang atau lebih, atau di awan yang bergelora tidak seperti cakera pertambahan yang berpusing. Menariknya, bintang ketiga yang digambarkan pada malam yang sama oleh Graham dan Perrin ternyata menjadi dua bintang seperti matahari dengan pita gas dan debu di antara mereka, kelihatan curiga seperti satu bintang menangkap benda dari yang lain.
Graham berharap dapat memotret bintang Herbig Ae / Be yang lebih besar untuk melihat apakah model pembentukan bintang standard meluas ke bintang yang lebih besar lagi. Imej terperinci bintang Herbig Ae / Be berhutang sama dengan sistem bintang panduan laser baru seperti polarimeter pencitraan inframerah dekat yang dibina oleh Perrin dan ditambahkan ke Berkeley Near Infrared Camera (IRCAL) yang sudah dipasang di teleskop.
"Tanpa polarimeter, cahaya dari bintang sebahagian besarnya mengaburkan struktur di sekitarnya," kata Perrin. "Polarimeter memisahkan cahaya bintang yang tidak terpolarisasi dari cahaya tersebar terpolarisasi dari debu keadaan, yang meningkatkan kebolehkesanan debu itu. Sekarang setelah kami mengembangkan teknik ini di Lick, adalah mungkin untuk memperluasnya ke teleskop Keck 10 meter ketika sistem bintang panduan laser di sana menjadi beroperasi. "
Polarimeter membelah cahaya dari gambar menjadi dua polarisasi menggunakan kristal birefringent jenis baru yang terbuat dari litium, yttrium dan fluorin (LiYF4), peningkatan berbanding kristal kalsit yang digunakan hingga kini.
Banyak kumpulan lain mengembangkan laser untuk dijadikan bintang panduan, tetapi kumpulan Max telah mendahului pesaingnya sejak pertama kali menunjukkan konsep tersebut pada awal 1990-an di Livermore. Sejak itu, dia dan rakan sekerja telah menyempurnakan laser dan perisian yang membolehkan cermin - dalam teleskop 120 inci Lick, cermin sekunder 3 inci di dalam teleskop utama - dilenturkan tepat untuk menghilangkan kilatan dari bintang.
Laser 11- hingga 12-watt adalah laser pewarna natrium yang disesuaikan dengan frekuensi yang akan membangkitkan atom natrium sejuk di atmosfera. Laser pewarna dipam oleh laser neodymium YAG hijau, kakak kepada penunjuk laser milliwatt hijau yang sedia ada.
"Sebab sekarang kita dapat melakukan sains dengan sistem bintang panduan laser adalah bahawa kebolehpercayaan dan kegunaannya bertambah baik," kata Graham. "Laser membuka optik adaptif untuk komuniti yang jauh lebih besar."
"Saya rasa ini akan menjadi instrumen tenaga kerja di Lick," tambah Max. "Laser itu sendiri dan perkakasan sistem optik adaptif cukup stabil dan cukup mantap. Apa yang akan terjadi sekarang ialah orang akan melakukan astronomi dengannya, mereka akan mengembangkan teknik baru untuk memerhatikannya, mencubanya pada jenis objek baru. Dengan cara biasa, ahli astronomi yang baik akan datang dan melakukan perkara dengan alat anda yang tidak pernah anda bayangkan. "
Max dan rakannya telah menguji sistem bintang panduan laser yang serupa di Teleskop Keck di Hawaii, tetapi ia belum siap untuk digunakan secara rutin, katanya.
"The Keck menggunakan teknologi yang sama dengan yang kami miliki di Lick," kata Max. "Saya menjangkakan dapat melihat teknologi umum ini digunakan pada kebanyakan teleskop, tetapi dengan pelbagai jenis laser. Orang-orang mencipta jenis laser baru dari kanan dan kiri, jadi saya rasa permainan masih belum selesai. "
Penulis lain dari makalah Sains, selain Graham, Perrin, Max dan Pennington, berafiliasi dengan Pusat Optik Adaptive Yayasan Sains Nasional, yang berpusat di UC Santa Cruz: penolong ahli astronomi penyelidikan Paul Kalas dari UC Berkeley, James P. Lloyd dari Institut Teknologi California, Donald T. Gavel dari UC Santa Cruz's Laboratory for Adaptive Optics, dan Elinor L. Gates dari UC Observatories / Lick Observatory.
Pemerhatian dan pengembangan bintang panduan laser dibiayai oleh Yayasan Sains Nasional dan Jabatan Tenaga A.S.
Sumber Asal: Siaran Berita UC Berkeley
