Sterrekunde

Aanpasbare optika?

Aanpasbare optika?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ek kry die algemene idee van adaptiewe optika. Die lig van 'n voorwerp wat verdraai word deur verskille in die aarde se atmosfeer, en 'n teleskoop met AO probeer om hierdie vervorming deur verskillende meganismes te vergoed.

Is daar 'n goeie bron vir 'n meer diepgaande oorsig oor die stelsels en die fisika daaragter?


Daar is natuurlik boeke oor adaptiewe optika. Byvoorbeeld: Tyson, R. Principles of Adaptive Optics, (2010).


Planeetfeite

Aanpasbare optika is 'n tegniek wat gebruik word om teleskope op die grond te laat aanpas vir die vaag effekte van die Aarde se atmosfeer. Hierdie vervormings word golffrontfoute genoem. Wanneer lig van 'n ster die aarde se atmosfeer binnedring, word dit verwring deur 'n verskeidenheid faktore soos temperatuurverskille tussen die lae van die atmosfeer, wind en vele ander dinge.

Die Hubble-teleskoop, wat in 'n baan is, is vry van hierdie vervorming waarom dit skerper beelde gee as grondteleskope. Met adaptiewe optika is sterrekundiges egter reeds in staat om die skerpte van die Hubble-teleskoop te herhaal.

Aanpasbare optika werk deur 'n klein vervormbare spieël of 'n vloeibare kristal-skikking te gebruik om korrelvormige vervormings reg te stel. Eerstens gaan lig in 'n detektor wat die vorm van die golffronte bepaal. Die inligting wat hier versamel word, word gebruik om instruksies vir die vervormbare spieël direk te bereken om die foute reg te stel. Dan gaan die gekorrigeerde lig voort met die reis na die res van die teleskoop. Met die vermoë om die vervormbare spieël duisend keer per sekonde aan te pas, werk hierdie stelsel baie vinnig om te vergoed vir die baie vinnige veranderinge in die atmosfeer.

Hierdie tegniek het wye wetenskaplike toepassings gevind, soos die bestudering van die weer in die buitenste planete, die jag op klein ruimtevoorwerpe soos bruin dwerge, en besonderhede oor hoe 'n ster gebore word.


Oor AccessScience

AccessScience bied die akkuraatste en betroubaarste wetenskaplike inligting beskikbaar.

AccessScience word erken as 'n bekroonde poort tot wetenskaplike kennis, en is 'n wonderlike aanlynbron wat verwysingsmateriaal van hoë gehalte bevat wat spesifiek vir studente geskryf is. Bydraers sluit meer as 10 000 hoogs gekwalifiseerde wetenskaplikes en 46 Nobelpryswenners in.

MEER AS 8700 artikels wat al die belangrikste wetenskaplike vakgebiede dek, en wat die McGraw-Hill Encyclopedia of Science & amp Technology en McGraw-Hill Yearbook of Science & amp Technology

115 000-PLUS definisies uit die McGraw-Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms

3000 biografieë van noemenswaardige wetenskaplike figure

MEER AS 19 000 aflaaibare beelde en animasies wat sleutelonderwerpe illustreer

BETREFFENDE VIDEOS beklemtoon die lewe en werk van bekroonde wetenskaplikes

VOORSTELLE VIR VERDERE STUDIE en addisionele lesings om studente te lei tot dieper begrip en navorsing

SKAKELS NA TITELBARE LITERATUUR help studente om hul kennis uit te brei met behulp van primêre inligtingsbronne


AO-8 omskakelingsplate

AO-8 2 & # 8243-neusstukadapter

Kontak 'n verkoopsverteenwoordiger

Hoofkantoor

  • Adres: 59 Grenfell Crescent, Unit B Ottawa, ON K2G 0G3, Kanada
  • Foon: +1-613-225-2732
  • Ure: 10:00 tot 17:00 (UTC-4)

Laat ons sosiaal wees

Privaatheid Oorsig

Nodige koekies is absoluut noodsaaklik vir die funksionering van die webwerf. Hierdie koekies verseker basiese funksies en veiligheidskenmerke van die webwerf, anoniem.

KoekieTydsduurBeskrywing
cookielawinfo-checkbox-analytics11 maandeHierdie koekie word ingestel deur die AVG Cookie Consent plugin. Die koekie word gebruik om die toestemming van die gebruiker vir die koekies op te slaan in die kategorie "Analytics".
cookielawinfo-checkbox-funksioneel11 maandeDie koekie word ingestel deur die GDPR-koekie-toestemming om die gebruiker se toestemming vir die koekies op te neem in die kategorie "Funksioneel".
cookielawinfo-checkbox-noodsaaklik11 maandeHierdie koekie word ingestel deur die invoegtoepassing GDPR Cookie Consent. Die koekies word gebruik om die toestemming van die gebruiker vir die koekies op te slaan in die kategorie "Nodig".
cookielawinfo-checkbox-ander11 maandeHierdie koekie word ingestel deur die invoegtoepassing GDPR Cookie Consent. Die koekie word gebruik om die toestemming van die gebruiker vir die koekies in die kategorie "Ander" op te slaan.
cookielawinfo-checkbox-performance11 maandeHierdie koekie word ingestel deur die invoegtoepassing GDPR Cookie Consent. Die koekie word gebruik om die gebruiker se toestemming vir die koekies op te slaan in die kategorie "Prestasie".
besigtig_koekiebeleid11 maandeDie koekie word ingestel deur die GDPR Cookie Consent plugin en word gebruik om op te slaan of die gebruiker ingestem het tot die gebruik van koekies al dan nie. Dit stoor geen persoonlike data nie.

Funksionele koekies help om sekere funksies uit te voer, soos om die inhoud van die webwerf op sosiale media-platforms te deel, terugvoer te versamel en ander derdepartyfunksies.

Prestasiekoekies word gebruik om die sleutelprestasie-indekse van die webwerf te verstaan ​​en te ontleed wat help om 'n beter gebruikerservaring vir die besoekers te lewer.

Analitiese koekies word gebruik om te verstaan ​​hoe besoekers met die webwerf omgaan. Hierdie koekies help om inligting oor die aantal besoekers, weieringstempo, verkeersbron, ens.

Advertensiekoekies word gebruik om relevante advertensies en bemarkingsveldtogte aan besoekers te verskaf. Hierdie koekies hou besoekers op webwerwe dop en versamel inligting om aangepaste advertensies te bied.

Ander ongekategoriseerde koekies is die wat ontleed word en wat nog nie in 'n kategorie geklassifiseer is nie.


Welkom by Stellar Products

My 2017-meting van die son-geïnduseerde swaartekrag-afbuigings van sommige sterre wat tydens 'n totale verduistering gesien is, was beslis 'n hoogtepunt, maar ek was sedertdien besig met ander teleskoopprojekte. Einstein het oorspronklik aan sterrekundiges voorgestel dat hulle bedags sou soek na hierdie klein afbuiging, maar dit was onmoontlik om sterre met die vereiste presisie te beeld. Met moderne tegnologie het ek my bes gedoen om dit te doen, maar tog misluk. Einstein het ook voorgestel dat sterrekundiges sterrebuiging naby Jupiter soek, waar die buiging 100x kleiner sou wees, maar die nagmetings kan ure duur, nie net 'n paar minute nie. Ek is in die middel om dit te probeer!

Tydens stilte in beelding vir hierdie afbuigings, het ek bygedra tot sommige okkultasie-gebeure en het ek 'n bietjie beeldvorming van Mars gedoen. Ek het ook die Groot Kersfeesverbinding van Jupiter en Saturnus in Desember 2020 vasgevang. Ek beplan om voor te berei op die voorbereiding van die totale sonsverduistering in 2024.

Klik op een van hierdie miniatuurfoto's om u na die gedetailleerde webbladsye met meer inligting en foto's te lei.

Stellar Products was die eerste onderneming wat standaard adaptiewe optiese stelsels vervaardig het aan sowel amateur- as professionele sterrekundiges. Die AO-2-aanpasbare optiese stelsel bied beeldstabilisering vir planetêre fotografie. Die AO-5-aanpasbare optiese stelsel bied regstelling van defokus en astigmatisme sowel as beeldstabilisering. Met een van hierdie stelsels kan die sterrekundige sy beelde tot op die uiterste van sy teleskoop verbeter.

Mars, 9 Augustus 2003, met behulp van 'n webcam

Saturnus, 29 Desember 2000, met behulp van die AO-2-stelsel

Jupiter, 7 Januarie 2001, met behulp van die AO-2-stelsel

(Vir die beste besigtiging maksimeer u die helderheid van u monitor en pas die kontras aan totdat u elkeen van die 17 grys skale hier kan sien)


Aanpasbare optika? - Sterrekunde

WANNEER EN WAAR:
9 Januarie 2020 tot 10 Maart 2020

LESINGS:
Di Do 9:50 - 11:25
Sentrum vir Aanpasbare Optika
Konferensiekamer (boonste verdieping)

Neptunus met en sonder AO


Kantoor: ISB 379
Telefoon: (831) 459-2991
e-pos: maksimum by ucolick.org

KANTOOR URE :
Di middaguur - 13:00

In die CfAO-konferensielokaal of in my kantoor, Interdissiplinary Science Bldg 379

Veldgids tot astronomiese instrumentasie deur Keller, Navarro en Brandl

Beskikbaar by SPIE

Leerplan: klik hier

Skakels na ander lesings / tutoriale oor Adaptive Optics

Skakels na inligting oor Konsepkaarte

Verkry van Canvas by UCSC of per e-pos van professor

Lesings Weergawe 1 (onderwerpe, datums, lesings kan verander)

Let wel: u is welkom om skyfies en figure uit hierdie lesings in u eie aanbiedings te gebruik, onder die voorwaarde dat u die woorde '' Krediet: Claire E. Max, UCSC '' êrens op u skyfie opneem.

Lesing 1: Inleiding tot adaptiewe optika natuurlik Oorsig

Lesing 2: Atmosferiese onstuimigheid: bronne, Kolmogorov-onstuimigheid

Lesing 3: Meetkundige optika

Lesing 4: Fisiese optika en vervormbare spieëls

Lesing 5: Beeldvorming deur onstuimigheid

Lesing 6: sein-tot-ruisverhouding en detektore

Lesing 7: Foutbegrotings, Inleiding tot klasprojekte

Lesing 8: Wavefront Sensing

Sonkorrelasie van DKIST

Lesing 9 :: Lasergids Starters-klasprojekaanvangers (in die klas)

Lesing 10: AO-beheerstelsels Klasprojekte gerigte ondersoek (in die klas)

Lesing 11: Golffrontheropbou

Lesing 12: Tweede helfte van die laserlesing AO Optimization Class-projekte: Prestasievereistes eerste konsep verskuldig

Lesing 13: LGS-tomografie, LTAO, MCAO, MOAO, GLAO

Klasprojekte: Bespreek prestasievereistes, begin AO-stelselontwerp

Lesing 14: Ekstreme AO vir hoë kontras

Lesing 15: Hoe om 'n kundige gebruiker en verbruiker van AO te wees

Lesing 16: AO vir Visiewetenskap

Lesing 17: Aanbiedings van die klasprojek in die klas

Eksamentydperk: daar sal 'n tuiseksamen wees. Geskrewe projekverslae sal aan die einde van die eksamenperiode beskikbaar wees.

Hierdie materiaal is deels gebaseer op werk ondersteun deur die National Science Foundation.

Enige opinies, bevindings en gevolgtrekkings of aanbevelings wat in hierdie materiaal uitgespreek word, is van die outeur (s) en weerspieël nie noodwendig die sienings van die National Science Foundation nie.


Ep. 89: Aanpasbare optika

Sedert die aanbreek van die mensdom wil sterrekundiges die atmosfeer vernietig. Ag seker, dit is wat ons inasem en alles, maar daardie dom atmosfeer kom altyd in die pad. Aangesien vernietiging van die atmosfeer buite die kwessie is, het sterrekundiges vasgestel hoe om daarmee te werk. Om die spieël van die teleskoop self te verdraai, hoewel die towerkuns van die adaptiewe optika.

Vertoonnotas

    & # 8212 van die Gemini Telescope & # 8217; s webwerf op Adaptive Optics
  • Teleskope op die maan:
    & # 8212 van Johnson Space Center & # 8217; s Aerospace Scholars webwerf & # 8212 Universe Today artikel & # 8212 Universe Today artikel
    & # 8212 pdf. van die National Science Foundation van Center From Adaptive Optics van ESO van W.M. Keck-sterrewag deur Claire Max, direkteur, sentrum vir aanpasbare optika

Transkripsie: Aanpasbare optika

Fraser Cain: Haai Pamela.

Dr Pamela Gay: Haai Fraser, hoe gaan dit?

Fraser: Goed. Sien u uit na die AAS?

Pamela: O, dit gaan 'n wonderlike partytjie wees. Ons gaan almal hier hê en ons gaan beslis 'n ontmoeting doen, alhoewel ons nog wag vir die finale skedule om uit te kom.

As u dus van 31 Mei tot 4 Junie in die St. Louis-omgewing gaan wees, sal u geleenthede kry om myself, Fraser, Phil Plait, Chris Lintott en elke ander pod-caster wat ons in die hande kan kry, te ontmoet. Dit gaan 'n wonderlike partytjie wees.

Fraser: En sommige wetenskap sal ook gedoen word.

Fraser: Miskien neem ons nog 'n show daar op terwyl ons besig is. O, en ook die gelukkige Victoria-dag. Hoe dit ook al sy, sterrekundiges wil sedert die aanbreek van die mensdom die atmosfeer vernietig. Ag, dit is wat ons inasem en alles, maar daardie dom atmosfeer kom altyd in die pad.

Aangesien vernietiging van die atmosfeer buite die kwessie is, het sterrekundiges vasgestel hoe om daarmee te werk, om die spieël van die teleskoop self te verdraai deur die towerkuns van die aanpasbare optika. Goed Pamela kom ons praat oor die probleem, die haat vir atmosfeer. [Gelag]

Pamela: Enigiemand wat op 'n warm dag in die pad afgekyk het, het waarskynlik gesien dat dit lyk asof daar stoom van die pad af straal of iets. As u na die stoom soek, is dit eintlik nie daar nie.

Wat u sien, is dat as die lig deur die stygende hitte van die pad af gaan, word die lig gebuig en gedraai. Hierdie lugspieëling binne die pad van die lig laat dit lyk asof daar stoom is wat nie eintlik daar is nie.

Wat die pad doen, is 'n vergrote weergawe van wat gebeur met elke ligstraal wat deur die aarde se atmosfeer gaan. As lig warm en koud sakke tref en die verskillende lae van die atmosfeer raak dit gebuig.

In plaas daarvan om op 'n heeltemal reguit pad van ster na aarde te beweeg, gaan die lig in 'n redelike reguit pad van ster na atmosfeer en word soms deur swaartekrag gebuig.
Maar as dit dan die atmosfeer tref, word dit oraloor gebuig deur verskillende temperatuurlae en verskillende onstuimige lae en allerhande mal dwaasheid wat in ons atmosfeer plaasvind, insluitend absorpsie wat sekere golflengtes van die lig heeltemal blokkeer.

Fraser: Ek weet dat as u 'n stok in die water het en die deel van die stok wat in die water is, heeltemal op 'n ander hoek as die deel van die stok uit die water lyk, en dit is omdat die lig gebuig word terwyl dit gaan deur die water. In die geval van die atmosfeer kan dit deur 'n warm sak of 'n koue laag gaan. Dit is amper asof die lig sal sigsag terwyl dit deur die atmosfeer beweeg. Dit is nie asof u die verandering net kan meet en dit dan kan verwyder nie.

Pamela: Wat dit nog erger maak, is dat een sterrelig wat u teleskoop bereik, dat u fotone het wat links en ander regs is, sommige voor en ander agter mekaar wat 'n skyf in die lug vorm.

Verskillende aspekte van die ligskyf wat na u teleskoop beweeg, kan deur verskillende temperatuurstreke gaan en kan 'n effens ander sigsakkingspad hê as dit u teleskoop bereik.

Fraser: O nee, so dit is amper soos die lewe van een deel, selfs in dieselfde beeld, dit is nie asof al die lig na dieselfde dele van die atmosfeer gaan nie. Dit is rof. Dit is amper onmoontlik.

Pamela: Dit is hier waar ons allerhande chaos raak om ons beelde te probeer uitsorteer. Oor die dekades het ons met verskillende strategieë vorendag gekom. Een van die mees reguit strategieë is dat u net so vinnig as moontlik 'n beeld neem en dat u 'n momentopname van een stel vervormings kry.

Dan neem jy 'n ander beeld so vinnig as wat jy kan, net 3 flitse van 'n sekondelange prentjie, en dan probeer jy om die middelpunte van die beelde in lyn te bring, want as jy lang blootstelling neem, lyk dit asof die middel van 'n ster op die lug.

Daardie perfekte skyf van 'n ster kan van een vorm van 'n geplooide amoeba na 'n ander vorm van 'n geplooide amoeba lyk. As u vinnig genoeg foto's neem, sal u dit hopelik in lyn kan stel en opbou tot iets wat 'n goeie hoë resolusie het. Die meeste voorwerpe in die heelal is te flou om 'n foto te neem wat 'n breukdeel van 'n sekonde duur.

Fraser: Dit is wat ek sou sê is dat dit regtig strydig is met die wonderlike ding van teleskope, dat hulle ure en dae na die lug kan staar en net elke enkele ligfoton wat van daardie voorwerp af kom, kan versamel.

Pamela: As u dus langer en langer en langer na iets kyk, word dit vaag as die atmosfeer dit eers na links draf en dan draf die atmosfeer dit na regs. Uiteindelik sal u waarskynlik iets kry wat gemiddeld min of meer op 'n skyf op u detector is. Maar dit is 'n groot fuzzy skyf.
Om 'n bietjie perspektief te gee, kan u 'n voorwerp hê wat in werklikheid 'n tiende van 'n boogsekonde oor is, iets wat 'n tiende van die grootte van 'n menslike hare is wat op die lengte van die arms uitgehou word.

As u daarna kyk as dit deur die atmosfeer verdraai word, kan dit verdof tot soveel as drie hare wat op 'n armlengte uitgehou word, drie boogsekondes as u dit op seespieël in 'n redelike gesig waarneem, soos waar ek woon in St. Louis. Dit is net die atmosfeer wat alles vervaag.

Fraser: U het genoem dat een strategie is om regtig vinnig te beweeg en net vinnige foto's te neem. Wat is nog 'n paar maniere waarop sterrekundiges die atmosfeerprobleem in die verlede probeer omseil het?

Pamela: Wel soos ek gesê het, dit is regtig sleg as jy hier op seevlak is. As u na 'n plek gaan wat regtig hoog is, kom u bo 'n gedeelte van die atmosfeer uit.

Enigiemand wat van die basis van 'n berg na die top van 'n berg gegaan het, weet dat die temperatuur net so paar duisend voet verander.

Deur na die top van 'n berg te gaan wat miskien vyfduisend voet lank is, en miskien selfs tienduisend voet hoog in die geval van sommige van die hoogste sterrewagte, kan u 'n sekere mate van die geraas wat uit die atmosfeer kom, oorskry. U kan ook bo 'n sekere hoeveelheid waterdamp kom, wat die lig absorbeer.

Dit help om die probleem 'n bietjie te verminder, maar uiteindelik kan u 'n teleskoop in 'n baan gooi. Dit is wat ons gedoen het met die Hubble-ruimteteleskoop en die Spitzer-ruimteteleskoop wat in die infrarooi werk.

Fraser: Dit is net ongelooflik duur en ingewikkeld en is soveel meer werk om 'n teleskoop in die ruimte te probeer onderhou.

Pamela: Daar is sekere dinge wat jy nie kan doen nie. By McDonald Observatory waar ek my graad behaal het, het ons gegradueerde studente gehad wat besig was om instrumente te bou. Hulle kon na die sterrewag gaan met iets wat so gewerk het en die hele nag in die koue uitstaan, in die donker om hul instrumente aan te pas om dit perfek te laat werk.

U kan nie juis 'n gegradueerde student met die ruimtetuig stuur om vir drie of vier wentelbane aan te pas om hul instrumente in die Hubble reg te laat werk nie, dit is net te duur en te riskant.

Fraser: Ek dink die uiteindelike oplossing sal uiteindelik wees as hulle teleskope op die maan bou. Waar ruimtevaarders na die instrument kan uitstap en dit met hul moersleutel kan stamp en seker maak dat hulle goed werk, die instrumente kan aanpas en seker maak dat hulle reg werk, of nuwe toerusting installeer en teruggaan na die lekker warm, gemaklike maanhabitat.

Ek dink dat dit eendag die perfekte balans sal wees tussen iets waaraan jy nog kan werk, maar ook geen atmosfeer het nie.

Pamela: Die maan bied selfs sy eie komplikasies omdat dit 'n stowwerige plek is. U het 'n ruimtevaarder wat buite die teleskoop rondskiet en hulle roer stof op, wat 'n ander manier is om u instrument in te meng.

Maar daar is oplossings. Dit verg kreatiwiteit, deeglike denke en baie geld. Die weermag is een van die beste bronne van uiters duur projekte wat cool dinge doen wat beelde met hoë akkuraatheid doen.

U kan dink aan al die dinge wat die weermag dalk wil doen, soos om die Chinese spioenasiesatelliet te beeld en presies uit te vind wat die ding op 'n baan is. Dit was ons weermag wat een van die coolste oplossings uitgedink het, en dit is adaptiewe optika.

Fraser: Goed, ek sal byt, want dit is die hele onderwerp van hierdie program. Kom ons praat oor aanpasbare optika.

Pamela: Die idee is dat wanneer die lig deur die atmosfeer kom, u hierdie golffront van die lig van 'n verre ster kan voorstel. Sommige van die ligte gaan deur na links, na regs en elkeen word gekruis met verskillende kolle van vreemdheid, koue kolle en warm kolle in die atmosfeer.

Dit begin as 'n reguit golffront wat deur die atmosfeer kom. U kan u voorstel dat 'n golf van lig deur die atmosfeer kom; hierdie vliegtuig wat oor die lug kom, soos 'n reguit golf van die strand, kan die strand op die strand nader.

Net soos rotse of ander dinge vervorming kan veroorsaak in daardie reguit golf wat na die strand toe kom, kan die verskillende warm kolle en koue kolle in die atmosfeer vervorming veroorsaak in die plat liggolf wat na die detektor van u teleskoop kom. Met adaptiewe optika wil hulle die spieël vervorm sodat dit ooreenstem met die vervormde golffront sodat al die lig tegelykertyd die detector tref.

Dink weer aan die strand-analogie as u rotse het wat die golf wat die oseaan tref, vervorm. Stel u voor dat u die strand vervorm, sodat die hele golf presies op dieselfde oomblik die misvormde strand tref. Dit is wat hulle by die spieëls doen.

Fraser: Dit lei dan tot twee baie groot vrae. 1) Hoe weet hulle wat die vervormings is? 2) Hoe vervorm hulle die spieël?

Pamela: Dit is twee baie ingewikkelde vrae. Dit is die rede waarom dit so lank geneem het om aanpasbare optika aan teleskope te laat werk. Dit is nie 'n heeltemal nuwe idee nie. Die idee bestaan ​​al sedert die vyftigerjare, dit het ongeveer drie dekades geduur om iemand te laat werk aan die bou van 'n aanpasbare optiese stelsel.

Fraser: Kom ons begin met die eerste vraag. Hoe weet sterrekundiges of ingenieurs hoe die golffront van die lig vervorm word?

Pamela: Ons begin met die aanname dat die vervormings hopelik op 'n matige grootte fraksie van 'n tweede vlak plaasvind, soos 'n kwart van 'n sekonde, 'n tiende van 'n sekonde teenoor die 1000ste van 'n tweede vlak. Hulle neem die lig wat in die teleskoop kom, verdeel dit en stuur dit na 'n golfdetektor.

Die manier waarop baie van hierdie werk is, is dat u 'n rooster neem, iets wat soos 'n go board of skaakbord lyk, waar elke vierkant op die bord 'n lens bevat en die lense fokus op die lig op 'n vasgestelde afstand.

As u al ooit 'n vergrootglas gebruik het om die lig van die son te fokus om 'n mier te braai, weet u dat u die lig van die son skuins inkom. Dit maak nie altyd saak nie, maak nie saak hoe u die vergrootglas vashou nie, gaan reguit af en braai 'n mier wat direk onder u vergrootglas gesentreer is. Dit kan 'n mier links of regs braai.

Aangesien die golffront inkom as die lig na links gekantel is, dan fokus die lig wat die lens tref effens na links. As 'n ander deel van die golffunksie 'n bietjie regs fokus, kom dit in 'n effense ander hoek, dan sal dit 'n bietjie na regs fokus.

As die lig heeltemal reguit kom, wat nooit gebeur nie, want ons het 'n dom atmosfeer, beland u onder hierdie lense met 'n skyfbordrooster met klein helder vlekke. Die werklikheid is dat die helder kolle hierdie gedraaide patroon vorm wat 'n bietjie links, 'n bietjie na regs is en wat ons met hierdie stel data doen, is dat u eers die spieël kantel en kantel.

Die meeste teleskope het twee spieëls, een onderaan die teleskoop, die groot primêre spieël, en dan 'n sekondêre spieël op na die voorkant van die teleskoop waar die lig inkom.
Die eerste ding wat ons doen, is om die spieël te kantel of te kantel, of om albei, soveel as moontlik van die golffront te laat regop staan ​​sodat al die ligstraaltjies perfek onder ons skaakbord kan fokus. Ons kantel en kantel.

Die ander ding wat ons doen, is 'n vinnige beelding van wat ons aanneem 'n ronde voorwerp. 'N Ster, 'n laserstraal wat iets hoog in die atmosfeer weerkaats, en ons kyk hoe dit 'n ronde voorwerp op ons detector moet lyk.

Dit lyk soos 'n geplooide amoeba. Daardie groot primêre spieël, die groot reuse-spieël wat definieer hoe groot u teleskoop is, buig ons om die lig te laat vervorm en 'n perfekte sirkel te maak.

Fraser: Hoe buig hulle dit?

Pamela: Dit is die coolste dinge ooit. Hulle neem en sit 'n klomp klein suiers onder die spieël, klein domkragies. Hulle gebruik buigsame spieëls en druk dit op verskillende punte aan en dit buig net soos 'n rubbervel wat oor 'n drom versprei is, met vingers wat daaronder opsteek.

Fraser: Goed, so daar het klein suiers onder die spieël wat dit indruk om dit presies te laat vorm sodat dit perfek lyk, ongeag waar die golffront tref.

Pamela: Die beste manier om daaraan te dink, is dat die atmosfeer soos een karnavalspieël is waar die sterlig deur die atmosfeer kom en verdraai word. Dan is die spieël van die teleskoop, soos dit eers vervorm is, soortgelyk aan die omgekeerde karnavalspieël. As u u voorstel dat iets van twee karnavalspieëls weerspieël, word dit deur die eerste en die tweede nie verwring nie.

Die enigste probleem is dat so vinnig as wat ons dit doen, die atmosfeer vinniger verander. Ons sal die meeste lug uithaal, maar nie alles nie. Die ekstra klein stukkies wat ons inbring, verander vinnig. Daar is eintlik sekere dinge wat ons nie met aanpasbare optika kan doen nie, want dit werk net oor 'n baie klein gedeelte van die lug en dit is nie perfek nie.

Fraser: Goed, ek sal byt. Wat is die dinge wat moeilik is om die aanpasbare optika te kan beeld?

Pamela: Die eerste ding wat ons regtig nie kan doen nie, is om na reuse-pragtige sterrestelsels, newels en groot dinge in die lug te kyk. Met adaptiewe optika kan ons hoogstens 'n paar tiene boogsekondes lug regstel.

Haal tien hare uit jou kop, hou dit op armslengte uit en dit is die breedte van 'n streek wat ons gemaklik kan regstel. Miskien 30 boogsekondes as ons 'n baie goeie dag met 'n baie goeie teleskoop beleef.

Enigiets groter as dit, u begin 'n nuwe stel misvormings uit die atmosfeer kry. U kan net een sak vernietigde lig op 'n slag regstel.

Ons kan nie 'n beeld neem van die Andromeda Galaxy met adaptiewe optika nie. Ons kan nie 'n beeld neem van iets kleins soos die uilnevel met aanpasbare optika nie. Hulle is net te groot om almal reg te stel. Die ander ding waarmee ons sukkel, is 'n baie akkurate fotometrie, die soort goed wat nodig is om planete te soek wat deur ander sterre beweeg.

Die probleem is om die akkuraatste fotometrie te doen; u neem al die sterre in u beeld en kyk na die vorm daarvan. In 'n perfekte wêreld vorm al jou sterre hierdie pragtige klein perfekte sirkeltjies met 'n hoogtepunt in die middelverspreiding van lig.

'N Gaussiese, 'n lorenzer die presiese statistiese vorm wat u daarby pas, hang van u stelsel af. Daar is altyd foute. Daar is dop, net klein dingetjies wat veroorsaak dat hulle eerder effens vlekvormig is.

Al die sterre het presies dieselfde vorm op u prentjie en dit kan effens van die hoek na die middel verskil. Maar dit is maklik om uit te karteer. Met die aanpasbare optika het alles 'n effens ander vorm.

Vir die fotometrie met 'n hoë akkuraatheid neem u die presiese vorm aan wat u meet en skaal u die vorm op en af ​​om aan te pas by hoeveel lig van 'n gegewe ster af kom. U kan twee sterre wat oorvleuel, neem en die vorm aanneem en afskaal na hul twee vlekke lig en meet selfs die hoeveelheid lig wat afkomstig is van twee dinge wat op u beeld oorvleuel.

Met adaptiewe optika het hierdie twee dinge miskien nie dieselfde vorm nie. U het niks om aan hulle te pas nie, dus sal u altyd hierdie inherente fout hê om nie die vorm van die lig wat u detektor presies tref, te ken nie.

U stel fout met u meting van die hoeveelheid lig in. Dus, uitgebreide voorwerpe is weg, akkurate fotometrie is weg, maar ons het Hubble vir die dinge. Dit stel ons in staat om puntbronne baie akkuraat te doen.

Fraser: Gee my 'n voorbeeld van die beste kandidaat vir adaptiewe optika?

Pamela: [Gelag] Dit hang alles af van u doel. Met die aanpasbare optika is van die netjiesste stelsels eintlik kleiner teleskope wat hulle doen soos om die ruimtetuig te beeld as dit op 'n baan is. Ons neem eintlik grondfoto's van die ruimtetuig om seker te maak dat dit goed is.

Klein teleskope kan uitstekende werk verrig. Hulle kan na dinge soos Betelgeuse kyk en sterrekolle soek, want Betelgeuse is op sigself 'n klein, oplosbare skyfie aan die hemel as u 'n hoë akkuraatheid in u resolusie het. Ons kan begin om sterrekolle met klein teleskope te soek.

Nou, met die grootste teleskope, kan ons na klein klein strukture in ver voorwerpe begin soek, en dit is nogal cool. Ons kan net nie na uitgebreide voorwerpe kyk nie.

Pamela: Binêre sterre. U kan binêre sterre skei.

Fraser: Wat van die vind van planete?

Pamela: U kan planete vind, maar u kan nie noodwendig met groot akkuraatheid na die deurgange van die planeet soek nie.

Fraser: Dit is die fotometrie probleem.

Pamela: Dit is die fotometrie probleem. U kan die planeet langs die ster begin sien as die kontras reg is. U verloor kontras hiermee. Maar as u 'n klein klein bruin dwerg het wat nie baie lig gee nie en 'n reuse-Jupiter-agtige metgesel het, is dit die tipe ding wat ons uiteindelik met hierdie reuse-teleskope kan oplos.

Fraser: In die verlede het ek stories oor adaptiewe optika gedoen, en een van die dinge wat altyd daar is, is hierdie laserstraal wat van die sterrewag af opskiet. Wat gaan daar aan?

Pamela: Die probleem is dat u 'n baie helder puntbron moet hê om te kan kalibreer hoe u die een spieël kantel en kantel en hoe u die ander spieël buig. Ideaal gesproke wil u 'n mooi helder ster naby u gesigsveld hê, maar die lug het nie hierdie mooi eweredig verspreide rooster van helder sterre nie.

In die gebiede van die lug waar daar geen helder ster is waarop u aanpasbare optika kan fokus nie, om u aanpasbare optika op te kalibreer, skep ons 'n ster.

Oor die algemeen word dit met 'n laserstraal gedoen en soms word dit op so 'n manier gedoen dat ons natriumatome in die boonste lae van die atmosfeer opwek om lig af te gee. Dit is net cool dat ons kan uitgaan en dinge in die boonste dele van ons atmosfeer laat gloei.

Ongelukkig leef dit meestal in die infrarooi. Aanpasbare optika werk die beste in die infrarooi en hierdie laserstrale werk die beste vir opwindende valse sterre in die infrarooi. Dit is 'n manier om hierdie soort wetenskap in gebiede aan die hemel sonder helder sterre te doen.

Fraser: Wat is die grense van die tegnologie tans? Hoeveel beter maak die adaptiewe optika 'n teleskoop?

Pamela: Op sy beste en oor baie klein dele van die hemelruim, kan ons hoër resolusies kry as die Hubble-ruimteteleskoop. Ons kan breuke van 'n boogsekonde kry (.6, .3, soms selfs minder as dit).

Dit is oor klein gebiede en gewoonlik in die infrarooi, maar u kan dit doen om klein binêre sterre te skei, u kan dit doen om na klein funksies te begin kyk, en dit is nogal cool. Wat ons beperk, is hoe vinnig ons dinge kan buig, hoe vinnig ons dinge kan kantel en kantel, en in watter streek van die lug ons die probleme vinnig en akkuraat kan oplos.

Dit is waarheen ons begin gaan, as ons hierdie gedeelte van die spieël kantel en kantel, wat as ons dit kantel totdat daar verskeie komponente van die een spieël is, sodat ons vergoed vir 'n groter gedeelte van die lug. Sê nou ons gebruik meer as een helder voorwerp om te vergoed? Wat van, in plaas van een helder ster, skep ons vier vals sterre met laserstrale en gebruik ons ​​die vier vals sterre wat reg rondom ons voorwerp aan die hemel is?

Ons kyk na nuwe maniere om die tegnologie te bespoedig, om die suiers te bespoedig, om spieëls wat buigsaamer is, te maak. Tans is dit nie asof u die hele spieël met 10.000 suiers kan buig nie. Hulle is net nie so buigsaam nie. Hulle sal dalk eendag wees en ons gaan daar aankom, ons is net nog nie daar nie. Uiteindelik het ruimteteleskope hul voordele.

Fraser: Hoeveel sterrewagte daar is tans met die adaptiewe optiese stelsels toegerus?

Pamela: Dit is moeilik om te tel, want u kan basiese optiese optika vir kantel- / puntaanpassing vir amateurteleskope kry. You can get, from Santa Barbara Instrument Groups, home adaptive optics and it’s kind of cool.

Fraser: I figured you’d need some huge observatory with custom pistons [Laughter] working on your telescope, but no.

Pamela: No this is just at the most basic level where all we’re doing is taking out the big scale issues with the image by tilting and tipping things. There’s a myriad of bigger telescopes. We have systems on the Lick, on the Keck telescopes, on the very large telescopes down in Chile.
There’s Starfire in New Mexico. There are telescopes all over the world that are using this technology and they are getting fabulous images with it.

Fraser: Would you say it a standard issue now to every major observatory?

Pamela: It’s becoming a standard anywhere that can afford it and anywhere where they are working in the infrared. There are certain exceptions. For instance the Hobby Eberly telescope, which is one of the largest telescopes in the world, is a multi-mirror system. They are not quite set up to do adaptive optics because they’re a completely different type of technology.

Their focus is on spectroscopy and for spectroscopy you just want to get all of your light down the slit. They are looking at a different set of issues. When you’re trying to get at pretty little tiny features this is where you want to go.

Fraser: As always, it sounds like the reality is a lot more complicated. You read into all the press releases and all the stories because they make a very simple comparison and say adaptive optics makes this telescope as powerful or as sensitive as the Hubble Space telescope.

There are things that Hubble can do, like gathering great big images of thousands of galaxies all at the same time and showing them in amazing detail that an adaptive optics system just isn’t going to work for you. It almost sounds like with the adaptive optics there are certain jobs that Hubble was being used for in the past that now it doesn’t have to work on those so much anymore because they can be done really well from ground now.

Hubble can be freed up to do more of the stuff that it’s really best at. It’s funny to hear all of the trade offs and where the advantages and disadvantages are because I think in the past, my understanding was that adaptive optics was as good as a space-based telescope and that’s that.

Pamela: If you look at just the number of publications, people are still publishing more papers using the Hubble Space telescope than they are publishing using adaptive optics. It’s slowly changing.

The number of papers of science results based on adaptive optics required results has more than doubled in the past ten years. Adaptive optics has basically gone mainstream on the big telescopes.

It’s still a new science. It was only when I was in graduate school in the late 90’s that people are starting to talk about adaptive optics and naming the big telescopes that were getting adapted to adaptive optics.

The first big telescope that was built from day one with adaptive optics in mind was the Wind Telescope on Kit Peak. That was a telescope that only started to function in the late 90’s. This is a new science, a new field and it’s a new technology. As always, things are changing daily and they’re changing quickly. For now, Hubble still does things better even though it’s small.

Fraser: As I always want to know, what does the future hold for this technology? When is this going to get really awesome? [Laughter]

Pamela: That’s like asking how fast will the next new processor going to be for a laptop. It could just be a small improvement or it could be something we can’t even imagine.

You can imagine, maybe, a day when we’re dealing with membrane like mirrors that are extremely reflective and we’re able to actuate them a thousand times a second because they’re so flexible that they’re easy with the smallest of little bumpy sensors to bump up and down. We’re not there yet.

We still have to worry about if you make a mirror too flexible gravity takes over and gravity distorts your mirror when you start looking at things that aren’t straight overhead.

It’s going to all be a matter of revolutionizing yet again how we make telescope mirrors and it’s in the new technologies in making highly flexible, highly reflective surfaces and figuring out how to not let them sag under gravity that the next breakthroughs are going to come.

Pamela: The brave new future of material science in this case.

Fraser: So get working on it. [Laughter]

Hierdie transkripsie pas nie presies by die klanklêer nie. Dit is vir die duidelikheid verwerk. Transcription and editing by Cindy Leonard.


The Carina Nebula. Seen With and Without Adaptive Optics

Ever wonder how modern astronomical observatories take such clear images of distant objects? Advances in mirror design have allowed for larger and larger primary mirrors. But adaptive optics play a huge role, too.

The Earth’s atmosphere is what makes the planet livable. Without it, Earth is a barren world. But the same thing that protects and sustains us is also an obstacle when it comes to astronomy. The atmosphere can introduce a lot of “noise” into images from astronomical observatories.

Thermal currents can introduce a sort of “shape” into the atmosphere, creating what’s called a wavefront distortion. That can distort telescope images. When the observing target is at a great distance, tens or even hundreds of thousands of light years away, that noise can obscure a lot of the scientific information in those images.

Wavefront distortion. The plane wavefront is the light from distant objects. The inhomogeneous medium is the atmosphere. The perturbed wavefront is what telescopes “see.” Image Credit: By 2pem – Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15279464

Adaptive Optics (AO) were developed to manage the problem.

AO works by first detecting any incoming wavefront distortions. Then, it adjusts or deforms the telescope’s mirrors to adapt to it. To do this, AO systems on astronomical observatories use guide stars.

A guide star being used on the 8.2-m Very Large Telescope (Yepun) to image M33, and deduce the distance to that galaxy (image credit: ESO).

There are some natural stars in the sky that can be used as guide stars, but they’re not spread throughout the sky, limiting their usefulness and restricting the operations of observatories. For the most part, modern observatories make use of laser guide stars. They’re artificial stars created to tell the AO system how to adapt to seeing conditions. They still work in conjunction with a natural star, but in this case the natural star doesn’t need to be very bright, so laser guide stars allow telescopes to work in any part of the sky. Even if there are no bright, natural stars nearby.

A new side-by-side image from the National Science Foundation’s NoirLab shows clearly the difference between an image from telescope with an AO system and one without.

This image shows a comparison of the new image (top) of the western wall of the Carina Nebula taken by the international Gemini Observatory, a Program of NSF’s NOIRLab, and an image of the same region without Adaptive Optics (bottom). Top image credit: Gemini South Telescope. Bottom image: Inter-American Observatory.

In the comparison images above, the top one was taken with the Gemini South telescope with the GSAOI instrument using the GeMS adaptive optics system. The bottom image was taken at the Cerro Tololo Inter-American Observatory with the Víctor M. Blanco 4-meter Telescope using the NEWFIRM instrument.

Adaptive Optics systems in modern observatories are always seeking the perfect correction without finding it. In a talk at NASA’s 2018 Ames Summer Series, Claire Max spoke about AO systems in detail. Max is a Professor of Astronomy and Astrophysics at the University of California, Santa Cruz, where she is Director of the University of California Observatories.

The basic problem in astronomical observations is that a wavefront distortion changes the path of light so that the light rays are no longer parallel. If they’re not parallel, they can’t be focused effectively, and images are blurry.

Parallel light rays can be focused. But light rays affected by turbulence are blurry when focused. Image Credit: NASA/Ames/Claire Max

In her talk, Max explained that “The optics system is expecting the rays to come in parallel, but they’re not, so you get this blurred image.” Adaptive Optics is the solution to that problem.

The turbulence in the atmosphere is always changing. So the AO system has to keep working in real time. The system can adapt hundreds of thousands of times per second in some observatories.

This is a schematic of a closed-loop feedback control system, a type of adaptive optics system. Image Credit: NASA/Ames/Claire Max

The image above shows how a closed-loop feedback control system works. When light initially enters the telescope, it’s still distorted from the atmosphere, even after the primary mirror. The AO system changes the shape of the Adaptive Mirror to opposite of the distorted wavefront. At that point, the light is mostly corrected.

Next, the Beamsplitter “steals” some of the light, directing it towards a wavefront sensor, where it’s measured again, and back to the Control System. The bulk of the light is sent to a camera to capture images, or to a spectrograph or other instrument. The light that goes back to the Control System is how the entire AO system is continually correcting “the difference between a perfect wavefront, and what your deformal mirror did on the last time stamp,” as Max said in her talk. This is how the system feeds back on itself.

“You almost have a perfect correction, but not quite…” said Max. The measurements and corrections are never perfect, and the characteristics of the wavefront are always changing, too.

The development of AO systems has been of enormous benefit to modern astronomical observatories. But there are still some challenges that require even better AO.

The Giant Magellan Telescope will have seven 8.4m mirrors with the power of a 24.5m mirror. The GMT will use six laser guide stars. Image Credit: GMT Consortium

For one thing, it’s less effective with shorter wavelengths of light. While current AO systems are very effective for infrared, there’s a need to develop AO systems that work better with visible light. For visible light, AO systems need faster response times, brighter guide stars or laser guide stars, and more actuators on the deformable mirror.

If we can develop better visible light systems, then ground telescopes may even perform better than the James Webb Space Telescope, which is not subject to atmospheric wavefront distortions.

In the near future, telescopes like the Giant Magellan Telescope, the Extremely Large Telescope, and the Thirty Meter Telescope will all come on line. More advanced AO systems will be a part of those future telescopes. It’ll be a very exciting time in astronomy.


How Does an Adaptive Optics System Work?

There are several AO systems working in both astronomy and vision science, but all work in closely similar fashions.

Consider a beam of parallel light passing through a vacuum a slice across this beam will contain some pattern of phases which will move (uniformly) at the speed of light along the beam. If the beam passes through a uniform medium, its speed is slowed but the pattern of phases still moves together. In a non-uniform medium, however, some parts of the beam are slowed more than others, leading to distortions in the uniform wavefront.

All AO systems work by determining the shape of the distorted wavefront, and using an "adaptive" optical element -- usually a deformable mirror -- to restore the uniform wavefront by applying an opposite cancelling distortion.

The most basic systems use a point source of light as a reference beacon, whose light is used to probe the shape of the wavefronts. This may be a bright star, or in the case of vision research a laser spot focused on the retina. Light from this reference source is analysed by a wavefront sensor, and then commands are sent to actuators (pistons) which change the surface of a deformable mirror to provide the necessary compensations. For the system to work well, it must respond to wavefront changes while they are still small for the earth's atmosphere, this means updating the mirror's shape several hundred times a second!

Click here for a movie illustrating the results of Adaptive Optics (MPEG1, 1.8MB).


Adaptive Optics: Before and After

By: The Editors of Sky & Telescope February 4, 2016 0

Heidi B. Hammel and Imke de Pater

Get Articles like this sent to your inbox

In the May 2016 issue of Sky & Telescope, author Shannon Hall covers the past, present, and future of adaptive optics (AO), the technology that has allowed astronomers to conquer the tempestuous atmosphere.

The effect of adaptive optics is immediately visible (and astounding), so we're including here a full gallery of images that demonstrate the before and after, including several images that we didn't have room for in the magazine.

This simple animation shows how turning on the AO system at the Keck Observatory in Hawai'i improves visibility toward our galaxy's center:

UCLA Galactic Center Group / W. M. Keck Observatory Laser Team

Though adaptive optics can be done with natural guide stars (i.e., by utilizing a nearby bright star in the sky), it's not always feasible, especially over a wide field of view. When bright stars are not available, observatories implement laser guide stars, a bright artificial star created by shining a laser beam into the sky. The image below shows the improvement from a natural guide star image of the galactic center (right) with a laser guide star image of the same field (left).

UCLA Galactic Center Group - W.M. Keck Observatory Laser Team

A similarly themed animation shows a view of our galaxy's central 0.5 arcseconds. The left panel shows the view with current AO technology, the central panel shows the view with next-gen AO, which will include multiple laser-generated guide stars. The right panel demonstrates the potential of the European Extremely Large Telescope, which will feature a beast of a 39-meter primary mirror.

UCLA Galactic Center Group / W. M. Keck Observatory Laser Team

An early AO system at Palomar Observatory sussed out a pair of stars in the IW Tau binary system with a separation of 0.3 arcseconds.

Palomar Observatory / NASA-JPL

AO continued to improve, as the figure below shows. The The AO-enabled Palomar Observatory discovered the first brown dwarf, Gliese 229B, tucked within the glare of its companion star (left). Hubble followed up a year later (center) to help pin down its orbit. After a decade, an image captured by the Near-Infrared Coronagraph and AO system on the Gemini North telescope (right) shows how far the technology has come.

(Because this last image has a slightly larger field of view, the brown dwarf appears closer to its host star. This image is also a difference image, subtracting one image in the methane emission band and one outside that band, which helps remove the companion star and gives it the zebra-stripe appearance.)

Gliese 229B, the first brown dwarf to be discovered.
T. Nakajima / S. Durrance S. Kulkarni / D. Golimowski / NASA M. Chun / NICI Team

AO systems can be turned closer to home too. Features in Uranus's atmosphere such as storms and banding sharpened dramatically once AO was enabled on the Keck Observatory. The image below was taken in 2004 from the Keck II telescope.

Heidi B. Hammel and Imke de Pater

Here's another example, this time with Neptune as the subject:

Laser Light Shows

Almost every telescope on Mauna Kea, Hawai'i, uses laser guide star systems for observations. Watch them in action:

Though many observatories use custom-built sodium lasers, green-tinted Rayleigh lasers are sometimes used instead due to their commercial availability. Watch the ARGOS laser guide star in action at the Large Binocular Telescope:


Kyk die video: GR11 Geometriese optika vrae (Desember 2022).