望远镜的新激光视觉使天空不那么模糊

一束激光束在亚利桑那州南部霍普金斯山上空创造了五颗人造恒星。空气分子反射的激光由驱动自适应反射镜上致动器的计算机进行分析。

科学家们成功地为望远镜测试了一种新型的激光校正视觉，它可以从地球上看到有史以来最宽的星空视图，同时消除了大气造成的模糊。

现在天文学家可以在同一视野内看到整个单个星团或许多遥远的星系。这使得更有效地使用昂贵的望远镜和观测时间来应对诸如观测数千个早期遥远星系等挑战。

位于图森的亚利桑那大学天文学家、研究负责人MichaelHart说：“你需要在一个镜头内观察大片天空，而且需要高分辨率。”

清晰开阔的空间视野

哈特小组开发的方法抵消了望远镜视野中大约十五分之一满月直径的大气湍流。它的成功可能会扩展到新一代98英尺（30米）的巨型望远镜，如计划在智利开发的GiantMagellan望远镜。

这项工作代表了几十年来自适应光学技术的重大更新。地面望远镜使用自适应光学系统来调整不断变化的模糊效果，这种效果来自于在地球大气层中的太空观察，但只能在微弱的天空中消除模糊。

在自适应光学中，计算机分析来自天然或人造引导星的光作为基线，以计算模糊度。然后，数百个致动器可以每秒数千次扭曲望远镜反射镜的表面，以消除模糊效果。

新的底层自适应光学系统使用了五台安装在亚利桑那州霍普金斯山21英尺（6.5米）MMT望远镜上的激光。其他望远镜上的Pastsystems只使用了一个激光就产生了一颗人造引导星。

每个激光指向不同的方向，当它们向天空照射超过15英里（24公里）时，最终以五边形图案展开。

但激光是倾斜的，因此反射回望远镜孔径的光正好来自大气层的最底层，距离地面不到三分之一英里（500米）。然后，软件可以从大气的这一部分中提取出常见的blurrysignal并进行调整。

哈特在接受《太空网》采访时表示：“如果你纠正了最初几百米大气层的有害影响，你将在很大程度上解决所有问题。”“你还可以获得广阔的视野，因为底层离望远镜很近。”

这项研究在8月4日出版的《自然》杂志上有详细介绍。

视野更宽，分辨率更低

这种宽视角的成功是以分辨率为代价的，因此图像虽然清晰，但看起来不像传统自适应光学系统那样清晰。

但这种权衡往往是值得的。例如，研究人员希望有足够宽的视野来观察整个星团，并希望有足够的分辨率来分辨单个恒星的运动。

接下来，哈特的团队希望通过创建湍流的三维模型来校正更大程度的大气干扰。望远镜还需要一堆几个可调节的反射镜来固定三维的模糊性，并恢复一些更高的分辨率，这种方法被称为多共轭自适应光学。

哈特解释道：“我们正在做的是将激光束向各个方向照射穿过大气层，这样我们就可以一毫秒一毫秒地建立大气层的即时快照。”

首次使用多个激光创建许多导星对正在开发的新巨型望远镜也至关重要，包括巨型麦哲伦望远镜、三十米望远镜和欧洲超大望远镜。每种仪器的成本都在10亿美元左右。

哈特说：“如果你要花那么多钱，你最好确保望远镜能够产生最好的科学成果，否则就不值钱了。”