za_neptunie (za_neptunie) wrote,
za_neptunie
za_neptunie

Новости телескопов VLT и глубокие обзоры неба

    Несколько дней назад Южная Европейская обсерватория опубликовала очередной пресс-релиз о развитии системы адаптивной оптики телескопов VLT.



    В настоящее время на 4-ом телескопе из четверки VLT тестируется система адаптивной оптики второго поколения - AOF (Adaptive Optics Facility). Она отличается от первоначальной системы наличием адаптивного вторичного зеркала (диаметр около метра, толщина 2.2 мм и 1170 деформирующих приводов) и 4-мя лазерами для создания искусственных звезд.

   Система первого поколения адаптивной оптики телескопа VLT включает в себя обычное вторичное зеркало и один лазер. В настоящее время четырехлазерная адаптивная оптика (Four Laser Guide Star Facility) также внедряется на телескопах Кек и Субару, и будет установлена на новом 39-метровом E-ELT.



     Новое поколение адаптивной оптики тысячу раз в секунду вычисляет необходимые коррекции для искажения формы вторичного зеркала, вызванного турбулентностью приземного слоя атмосферы высотой 1 км (именно в этом слое атмосферы находится основная причина искажений вносимых земной атмосферой). Поэтому утверждается, что новая адаптивная  оптика как бы приподнимает телескоп VLT на 900 метров над поверхностью. Новая система была испытана на изображениях приемника MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer). Сравнение со старыми изображениями этого же приемника показывает, что контраст снимков улучшился вдвое, кроме того повысила чувствительность.

      Изображение планетарной туманности IC 4406 с первым и вторым поколением АО:



      Изображение планетарной туманности NGC 6369 до и после коррекции:



      Изображение планетарной туманности NGC 6563 до и после коррекции:




    В настоящее время продолжает работа над вторым режимом адаптивной оптики второго поколения, которая позволит получать ещё более высокое разрешение и четкость на меньших полях (за счет устранения турбулентности изображения во всей толщине атмосферы). Этот режим пройдет испытания в 2018 году.



   Вторая новость касается первого телескопа VLT. Как следует из недавнего пресс-релиза Центра малых планет этому телескопу с помощью камеры FORS2 удалось переоткрыть околоземный астероид 2012 TC4. Это стало значимым достижением наблюдательной астрономии, так как в похожем случае переоткрытие 2012 DA14 смогли осуществить лишь на 4-х метровом телескопе. Если в момент переоткрытия 2012 DA14 обладал 23 звездной величиной, то для 2012 TC4 видимый блеск во время переоткрытия составил только 26-27 звездных величин. Переоткрытие позволило определить, что 2012 DA14 пройдет 12 октября этого года в 50 тыс. км от Земли.

    Переоткрытие было сделано в рамках программы ESOSUPPORT TO ESAS SPACE SITUATIONAL AWARENESS NEAR-EARTH OBJECTS PROTECTION PROGRAM”, в ходе которой телескоп VLT сделал 292 снимков с экспозициями по 50 секунд (общая продолжительность около 4 часов). Программа представляла собой получение двукратных снимков около 140 полей размером 4.2’х4.2’ 27 июля, 31 июля и 5 августа (в первую ночь наблюдалось 41 поле, во вторую 51 поле, в третью 49 полей). Угловое разрешение каждого снимка камеры FORS-2 составляет 126 mas. В результате астероид был обнаружен на 5 снимках (на каждой паре снимков, сделанных в каждую ночь за исключением второй ночи). В первую ночь его яркость составляла 26.8 и 26.6 звездных величин, во вторую ночь 26.2 звездных величин, в третью ночь он поярчал до 25.9-26.2 звездных величин.

   Тем самым во время переоткрытия астероида телескоп VLT получил глубокие снимки участка неба около одного квадратного градуса примерно до 27 звездной величин. 27 звездная величина является важным показателем, так как вероятно гипотетическая девятая планета обладает похожим блеском при альбедо равным 20%



   Поэтому любой снимок неба с похожей чувствительностью увеличивает шансы на последующее обнаружение этой планеты. Шансы растут даже в случаях, если снимок одиночный или интервал между снимками не позволяет обнаружить движение планеты (её угловая скорость движения должна быть равна около одной угловой секунды в сутки) так как это позволяет создать каталог стационарных (неподвижных) объектов (звезд и галактик). По оценкам на небе до 27 звездной величины находится примерно сто миллиардов звезд и галактик (для сравнения прогнозируется, что обзор LSST на площади неба в 18 тысяч квадратных градусов до 27 звездной величины сможет обнаружить порядка 20 миллиардов галактик и 17 миллиардов звезд).

   Картографирование неба 27 звездной величины только начинается, и тесно связано с развитием наблюдательных средств. Можно привести примеры переоткрытия кометы Галлея при последних двух её возвращениях. Так в предпоследнем переоткрытии комета Галлея была обнаружена с помощью фотографирования (экспозиции по одному часу) на 72 см телескопе с видимым блеском в 16-17 звездных величин. В последнем переоткрытие (16 октября 1982 года) участвовал 5-метровый телескоп Паломарской обсерватории с ПЗС- приемником. Комета в этот момент обладала видимым блеском в 25 звездных величин и  находилась за орбитой Сатурна (звезда на схеме):



   Сам снимок:



   В этих наблюдениях участвовал Дэвид Джуитт, позже открывший (вместе с Джейн Лу) первый небольшой объект пояса Койпера в 1992 году.

   С другой стороны архивные снимки неба позволяют обнаруживать неизвестные изображения многих объектов Солнечной Системы до открытия (предоткрытия), что позволяет уточнять их орбиты. Наиболее известные примеры таких предоткрытий:
1)      Наблюдение Урана 23 декабря 1690 года Флемстидом (за 91 год до открытия)
2)      Наблюдение Нептуна 28 декабря 1612 года Галилеем (за 234 года до открытия)
3)      Изображения Плутона на снимках Йеркской обсерватории от 1909 года (за 21 год до открытия)
4)      Изображения крупнейшего кентавра (Хирона) на снимках обсерватории Кембриджа от 1895 года (за 82 года до открытия). В перицентре этот объект Солнечной Системы обладает блеском около 16.5 звездных величин, поэтому он и был обнаружен на снимках 61-см астрографа, сделанных с часовой экспозицией в тестовом режиме перед отправкой в Перу.

   Большинство последних находок ярчайших ТНО в 21 веке были позже найдены на снимках начала 50х годов 20 века, сделанных в ходе первого Паломарского обзора (Эрида, Макемаке, Хаумеа, Кваовар, Оркус, Варуна). Для более тусклых ТНО наиболее ранее предоткрытие приходится на второй Паломарский обзор (для Седны, это 1990 год). Ещё два предоткрытия крупных ТНО пришлись на 80-ые годы 20 века, когда проводился большой обзор южного неба – южный аналог Паломарского обзора (Иксион – на снимках австралийской обсерватории за 1982 год, 2007 OR10 – на снимках обсерватории ESO от 1985 года). Сравнительно крупный и яркий ТНО (2015 RR245 22-ой звездной величины с H=3.7) был найден на снимках 2004 года обсерватории La Serena (за 11 лет до открытия). Изображения второго седноида 2012 VP113 (23 звездной величины с H=4.0) удалось найти лишь за год до открытия (снимки обсерватории Маун Кеа от 2011 года). В других случаях для тусклых крупных ТНО 22-23 звездной величины архивных изображений с предоткрытиями не существует. Примерами таких объектов являются 2013 FY27 (22 звездной величины с H=2.9) и 2014 UZ224 (23 звездной величины c H=3.5). Оба этих объекта были найдены с помощью камеры DECam на южном небе.

   Поэтому, если девятая планета будет найдена лишь через много десятилетий, то ее первые изображения могут приходиться на начало 21 века. Между тем количество глубоких обзоров неба (до 27 звездной величины и дальше) продолжает расти. Так телескоп Хаббл отснял несколько участков неба (размером в 2 угловых минуты) до 31 звездной величины (длительность экспозиций до 23 суток).



   С другой стороны этот же телескоп в рамках поиска дополнительной цели для Новых Горизонтов сфотографировал около 0.17 квадратных градусов неба до R=27.5 (50%-вероятность обнаружения). Длительность экспозиций в этой программе составляла около 2 часов.



   Другим известным примером глубоких обзоров Хаббла стала знаменитая мозаика галактики Андромеда площадью около 0.5 квадратных градусов до 27-28 звездной величины. Для её создания дорогостоящий космический телескоп потратил 828 своих орбит в 2009-2013 годах (52 суток наблюдений!). На мозаике видно более 100 миллионов отдельных звезд:





    Более детальное изображение мозаики можно увидеть здесь.

    Наземные телескопы также начинают проводить обзоры до 27 звездной величины. Так 4-метровому телескопу Бланко с камерой DECam требуется целая ночь для этого:





   Данная камера сможет получить подобную чувствительность для 30 квадратных градусов неба (поля для поиска сверхновых в обзоре DES (Dark Energy Survey)):



   Предшественником таких наблюдений стал обзор ESSENCE, проведенный на том же телескопе в 2002-2008 годы (также с целью поиска сверхновых), но до установки камеры DECam. Эти обзоры были проведены на южном небе. На северном небе можно отметить наблюдения четырех площадок неба с помощью Канадско-франко-гавайского телескопа для изучения  сверхновых (5-летний обзор SNLS (SuperNovae Legacy Survey) в начале 21 века), которые позволили достичь r=28 (площадь обзора около 4 квадратных градусов). Пример наблюдения более 150 сверхновых этим обзором:



   На северном небе работает 8-метровый японский телескопа Субару, который является крупнейшим обзорным телескопом на сегодняшний день (благодаря камере Hyper Suprime-Cam):



    Сейчас главной задачей этого телескопа является 5-летний (2014-2019 годы, 500 ночей) космологический обзор HSC-SSP (Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program) большой области неба:





   Как видно из данных таблиц, обзор HSC-SSP достигнет 27 звездной величины примерно на 1500 квадратных градусах, как в односнимочном режиме, так и через сложение нескольких снимков.

     Будущий обзорный телескоп LSST сможет картографировать за 10 лет (2022-2032) всё южное небо почти до 27 звездной величины:




    Параллельно развиваются проекты по глубокому картографированию неба с помощью космических телескопов. Будущий телескоп WFIRST будет обладать зеркалом такого же диаметра, как у Хаббла, но с полем зрения в сотню раз, превышающий аналогичный показатель у Хаббла:







   Из шестилетней миссии телескопа два года посвящены космологическому обзору двух тысяч квадратных градусов неба примерно до 27 звездной величины. Несколько площадок (микролинзовые поля и поля для поиска сверхновых) общей площадью около 3 квадратных градусов будут сниматься 1.5 года, чтобы в итоге получить чувствительность до 29 звездных величин.





    Похожий по задачам – европейский космический телескоп Евклид (1.2-метровое зеркало и поле зрения в 0.5 квадратных градусов) также за 6-летнюю миссию сможет отснять около 40 квадратных градусов неба до 26.5 звездной величины и 15 тысяч квадратных градусов до 24.5 звездной величины:



  Большинство вышеперечисленных обзоров ставят своей главной задачей исследование темной энергии:



   Наблюдается переход от поиска далеких сверхновых на небольших полях к их поиску на всем небе (в рамках проекта LSST):



    Благодаря этим обзорам с 1998 года (когда впервые было объявлено об открытии ускоряющегося расширения Вселенной – наличии темной энергии) количество хорошо изученных сверхновых типа Ia (наиболее точные маркеры на больших космологических расстояниях) возросло на порядки:





    В целом из вышеприведенных обзоров следует, что в ближайшее десятилетие большая часть неба будет картографирована до 27 звездной величины. Львиная часть этого покрытия будет представлять собой сложение снимков за разные годы, что не позволит обнаружить движущиеся объекты Солнечной Системы. В тоже время это даст возможность каталогизировать неподвижные стационарные объекты (звезды и галактики). С другой стороны как минимум 4 тысячи квадратных градусов неба (обзоры HSC-SSP и WFIRST) будет отснята до 27 звездной величины как минимум в однокадровом режиме (без сложения снимков за много лет), что теоретически позволит в будущем совершать предоткрытия далеких и тусклых ТНО (к примеру, гипотетической девятой планеты). Покрытие обзоров как минимум в однокадровом режиме до 24-25 звездной величины будет приближаться к 100%, что позволит открыть многие тысячи новых ТНО.

   Пока же в настоящее время текущий предел задаёт телескоп PS1:



   Благодаря этому обзору примерно ¾ неба картографирована до 23 звездной величины (в режиме сложения снимков за много лет) и до 22 звездной величины (в однокадровом режиме). Оставшаяся часть южного неба отснята примерно до 20-21 звездной величины (в основном астероидными обзорами), хотя космологический обзор DES постепенно увеличивает покрытие южного неба до 23-24 звездной величины. Одновременно в ESO осуществляется несколько глубоких обзоров южного неба на 2.5-метровом оптическом телескопе VST и 4-метровом инфракрасном телескопе VISTA:







    На северном небе осуществляются также несколько похожих обзоров:

1) BASS (Beijing-Arizona Sky Survey), который покроет 5400 квадратных градусов до g=24 и r=23.4 с помощью 2.3-метрового телескопа Bok. Глубина обзора примерно на магнитуду превышает обзор SDSS и PS1:



2) DECaLS (DECam Legacy Survey) использует камеру DECаm для фотографирования экваториальных областей неба. Площадь обзора составит около 6700 квадратных градусов до g=24.7, r=23.9 и z=23.0:


3) MzLS (Mayall zz-band Legacy Survey) дополнит обзор BASS наблюдениями в фильтре z.

   Краткие сведения обо всех трех обзорах:



    Или отсюда:



    Развитие глубоких обзоров неба в значительной мере зависит от прогресса в микроэлектронике:




Tags: eso, ТНО, адаптивная оптика, девятая планета, обзор, телескоп VLT
Subscribe
promo za_neptunie july 10, 2014 20:36 8
Buy for 30 tokens
Число постов в блоге перевалило за сотню, поэтому я решил систематизировать их по различным тематиками. Это поможет мне и моим читателям быстрее находить в блоге интересную информацию. Последнее обновление от 4 августа 2014 года Венера Новая книга о Венере Венера-Экспресс готовится к…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 11 comments