Huippuresoluutio adaptiivisella optiikalla

KAK — National Solar Observatoryn (NSO) ja New Jersey Institute of Technologyn (NJIT) tutkijat ovat toteuttaneet uudentyyppisen adaptiivisen optiikan 1,6 m Goode Solar Telescope (GST) -teleskooppiin Big Bear Solar Observatoryssä Auringon koronan havaintoja varten. Tämän järjestelmän ansiosta voidaan kompensoida Maan ilmakehän aiheuttamaa häiriötä videoissa ja kuvissa.

Koronasade muodostuu, kun Auringon koronan kuumempi plasma jäähtyy ja muuttuu tiheämmäksi. Kuten sadepisarat putoavat maanpinnalla gravitaation vaikutuksesta myös plasmapisarat putoavat Aurinkoon. Koska plasma on sähköisesti varautunutta, se seuraa magneettikentän linjoja, jotka muodostavat valtavia kaaria/silmukoita, sen sijaan, että ne putoaisivat suorassa linjassa. Tämä kuva on otos 23 minuutin mittaisesta time-lapse -videosta, joka koostuu korkeimman resoluution kuvista, joita koronasateesta on koskaan otettu. Kuva on otettu Big Bear Solar Observatorion Goode Solar Telescope -teleskoopilla. Kuva on otettu vety-alfa -aallonpituudella. Kuva on keinotekoisesti väritetty, mutta perustuu kuitenkin vety-alfa-valon väriin, ja tummempi väri tarkoittaa kirkkaampaa valoa. Luotto: Schmidt et al./NJIT/NSO/AURA/NSF.

 

Järjestelmä saavuttaa teoreettisen diffraktiomäärän rajan (~63 km), mikä mahdollistaa koronan hienorakenteiden havaitsemisen. Adaptiivista optiikkaa (AO) on käytetty tähtitieteessä jo usean vuosikymmenen ajan, joten se ei enää ole aivan uusinta teknologiaa. Auringon havaitsemisessa AO:n käyttö ei kuitenkaan ole ollut mahdollista, sillä yötaivaan havaitsemisessa käytetyt laserilla aikaansaatujen ”keinotähtien”, maapallon ilmakehän natriumatomien heijastaessa laserpulssin takaisin noin 100 km korkeudesta, ei toimi Aurinkoa havaitessa.

Tästä syystä Cona-järjestelmä käyttääkin Auringon koronassa näkyviä pieniä kohteita, kuten plasmoideja (plasmapisaroita) ja spikuloita ”keinotähtinä”. Näistä tuleva valo ohjataan tietokoneohjattuun järjestelmään, joka ohjaa aaltorintaman korjaavaa peiliä jopa 2 200 kertaa sekunnissa. Ohjausjärjestelmä käyttää tätä tarkoitusta varten kehitettyjä Shack–Hartmann aaltorintama (WFS) -kameroita, jotka on muunnettu erityisen matalakohinaisiksi vety-alfa -aallonpituudella toimiessa. Aaltorintaman korjaavan peilin muotoa on säätämässä 357 toimilaitetta (aktuaattoria).

Adaptiivisen optiikan käyttäminen mahdollistaa GST:lla 63 km resoluution Aurinkoa kuvatessa, joka vastaa teoreettista rajaa tälle kaukoputkelle. Ilman adaptiivista optiikkaa resoluutio olisi suurin piirtein noin 1 000 km mikä saavutetaan myös keskikokoisilla harrastajavälineillä (hyvän seeingin aikana), joissa ei ole adaptiivista optiikkaa. Tutkijaryhmä suunnitteleekin laajentavansa Cone- teknologian myös 4 m Inouye-teleskooppiin (DKIST), jolloin resoluutio voi parantua entisestään.

NSO ja Big Bear Lake Observatory ovat julkaisset joukon kuvia ja videoita, joissa nähdään hyvin yksityiskohtaisesti prominenssien ja plasmoidien yksityiskohdat. Time-Lapse -videoissa nähdään nopeutetusti näiden kohteiden liikkuminen esimerkiksi prominenssien jäähtyneen plasman putoaminen ”sateena” takaisin Aurinkoon. 

 Lisää videoita

 https://nso1.b-cdn.net/wp-content/uploads/2025/05/Prominence-1-Video.mp4?_=1

 https://nso1.b-cdn.net/wp-content/uploads/2025/05/Plasmoid-Video.mp4?_=2

 https://nso1.b-cdn.net/wp-content/uploads/2025/05/Prominence-2-Video.mp4?_=4