Μοιάζει με σκηνή επιστημονικής φαντασίας. Μέσα στη νύχτα της ερήμου Ατακάμα, τέσσερις εκτυφλωτικές πορτοκαλί δέσμες εκτοξεύονται από ένα γιγαντιαίο τηλεσκόπιο και χάνονται στον ουρανό.
Δεν προσπαθούν να χτυπήσουν κάτι στο Διάστημα. Ούτε επικοινωνούν με κάποιο μακρινό διαστημόπλοιο.
Οι αστρονόμοι κάνουν κάτι πολύ πιο παράξενο: δημιουργούν άστρα που δεν υπάρχουν.
Περίπου 90 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της Γης, τα λέιζερ διεγείρουν άτομα νατρίου στη μεσόσφαιρα, αναγκάζοντάς τα να λάμψουν. Από το έδαφος, αυτή η μικροσκοπική φωτεινή κουκκίδα μοιάζει με πραγματικό άστρο και αποκτά έναν κρίσιμο ρόλο: επιτρέπει στα μεγαλύτερα τηλεσκόπια του κόσμου να διορθώνουν σχεδόν σε πραγματικό χρόνο τις παραμορφώσεις που προκαλεί η γήινη ατμόσφαιρα.
Για τους ποιητές τα άστρα τρεμοπαίζουν – Για τους αστρονόμους είναι πρόβλημα
Το «τρεμόπαιγμα» ενός άστρου μπορεί να είναι ένα από τα ομορφότερα θεάματα του νυχτερινού ουρανού. Για ένα τηλεσκόπιο, όμως, είναι θόρυβος.
Το φως που ταξιδεύει επί χρόνια ή και δισεκατομμύρια χρόνια μέσα στο Διάστημα φτάνει τελικά στη Γη και, στα τελευταία λίγα χιλιόμετρα της διαδρομής του, περνά μέσα από συνεχώς μεταβαλλόμενα στρώματα αέρα. Διαφορές στη θερμοκρασία και στην πυκνότητα μετακινούν και παραμορφώνουν το φως, με αποτέλεσμα η εικόνα ενός μακρινού αντικειμένου να θολώνει.
Εδώ μπαίνει στο παιχνίδι η προσαρμοστική οπτική – adaptive optics.
Το τηλεσκόπιο παρατηρεί ένα άστρο του οποίου η πραγματική μορφή θα έπρεπε να είναι ουσιαστικά ένα καθαρό σημείο φωτός. Βλέποντας πώς το παραμορφώνει η ατμόσφαιρα, το σύστημα υπολογίζει τι ακριβώς πρέπει να κάνει για να αντιστρέψει αυτή την παραμόρφωση.
Υπάρχει όμως ένα πρόβλημα: Δεν υπάρχει πάντα ένα αρκετά φωτεινό πραγματικό άστρο δίπλα στο αντικείμενο που θέλουν να παρατηρήσουν οι επιστήμονες. Η λύση είναι εντυπωσιακά απλή στη σύλληψη. Όταν και αν δεν υπάρχει άστρο στο κατάλληλο σημείο, το φτιάχνεις.
Ένα «άστρο» από νάτριο στα 90 χιλιόμετρα
Στο Very Large Telescope του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου στη Χιλή, τέσσερα ειδικά λέιζερ χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία αυτών των λεγόμενων Laser Guide Stars.
Κάθε λέιζερ έχει ισχύ περίπου 22 Watt και η δέσμη του έχει διάμετρο περίπου 30 εκατοστά. Η ισχύς του είναι περίπου 4.000 φορές μεγαλύτερη από το μέγιστο επιτρεπόμενο επίπεδο ενός συνηθισμένου laser pointer, σύμφωνα με το ESO.
Το χρώμα τους δεν επιλέχθηκε για εντυπωσιασμό. Το φως είναι ρυθμισμένο με εξαιρετική ακρίβεια γύρω στα 589 νανόμετρα, μήκος κύματος που διεγείρει αποτελεσματικά τα άτομα νατρίου στη μεσόσφαιρα.
Και υπάρχει άλλη μία όμορφη λεπτομέρεια: μεγάλο μέρος αυτού του νατρίου βρίσκεται εκεί εξαιτίας μετεωροειδών που καίγονται καθώς εισέρχονται στη γήινη ατμόσφαιρα.
Με άλλα λόγια, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν υλικό που έφθασε στη Γη από το Διάστημα για να κατασκευάσουν τεχνητά άστρα και να παρατηρήσουν καλύτερα… το Διάστημα.
Ο καθρέφτης που αλλάζει σχήμα 1.000 φορές το δευτερόλεπτο
Το τεχνητό άστρο δεν διορθώνει μόνο του τίποτα. Λειτουργεί σαν μετεωρολογικός σταθμός για το φως.
Ειδικοί αισθητήρες παρακολουθούν συνεχώς πώς η ατμόσφαιρα παραμορφώνει την εικόνα του και στέλνουν τις μετρήσεις σε υπολογιστές. Από εκεί, εντολές φτάνουν σε έναν εξαιρετικά λεπτό και εύκαμπτο καθρέφτη μέσα στο τηλεσκόπιο.
Στο σύστημα του VLT, περισσότεροι από 1.100 ενεργοποιητές μπορούν να αλλάζουν ανεπαίσθητα την επιφάνειά του έως και 1.000 φορές κάθε δευτερόλεπτο, ακυρώνοντας σε πραγματικό χρόνο μεγάλο μέρος της ατμοσφαιρικής παραμόρφωσης.
Το ESO έχει περιγράψει την επίδραση του συστήματος με έναν εντυπωσιακό τρόπο: για συγκεκριμένες παρατηρήσεις είναι σαν να είχε μεταφερθεί το τηλεσκόπιο περίπου 900 μέτρα ψηλότερα, πάνω από ένα μεγάλο μέρος του πιο ταραχώδους στρώματος της ατμόσφαιρας.
Από απόρρητη στρατιωτική έρευνα στα τηλεσκόπια
Η ιστορία της τεχνολογίας έχει και μία απρόσμενη πλευρά.
Σημαντικό μέρος της πρώιμης εξέλιξης των συστημάτων προσαρμοστικής οπτικής και των laser guide stars πραγματοποιήθηκε στις ΗΠΑ στο πλαίσιο στρατιωτικών ερευνητικών προγραμμάτων, μεταξύ άλλων για την καλύτερη απεικόνιση αντικειμένων στο Διάστημα και εφαρμογές λέιζερ.
Ένα μεγάλο μέρος της σχετικής έρευνας αποχαρακτηρίστηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1990, επιταχύνοντας τη μεταφορά της τεχνολογίας στην αστρονομία.
Σήμερα, η ίδια βασική ιδέα χρησιμοποιείται για να εξετάζονται μαύρες τρύπες, μακρινοί γαλαξίες, άστρα και εξωπλανήτες με ευκρίνεια που διαφορετικά θα απαιτούσε την τοποθέτηση του τηλεσκοπίου πάνω από τη γήινη ατμόσφαιρα.
Και τώρα έρχεται το μεγαλύτερο «μάτι» της Γης
Η τεχνική αναμένεται να γίνει ακόμη σημαντικότερη με το Extremely Large Telescope, το γιγαντιαίο τηλεσκόπιο του ESO που κατασκευάζεται στο Cerro Armazones της Χιλής. Το ELT, με κύριο κάτοπτρο διαμέτρου 39 μέτρων, θα χρησιμοποιεί πολλαπλά τεχνητά άστρα για να χαρτογραφεί τις παραμορφώσεις της ατμόσφαιρας σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Το σύστημά του έχει σχεδιαστεί για να υποστηρίζει έως οκτώ laser guide stars.
Το τέταρτο κάτοπτρό του, το M4, θα διαθέτει περισσότερους από 5.000 ενεργοποιητές και θα μπορεί και αυτό να αλλάζει σχήμα περίπου 1.000 φορές το δευτερόλεπτο, με ακρίβεια μερικών δεκάδων νανομέτρων.
Αυτός είναι και ένας από τους λόγους που το γιγαντιαίο τηλεσκόπιο της Χιλής θεωρείται ικανό να ανοίξει ένα νέο κεφάλαιο στην έρευνα εξωπλανητών και στην αναζήτηση κόσμων που θα μπορούσαν να φιλοξενούν ζωή.
Και αν περάσει αεροπλάνο;
Τα πανίσχυρα λέιζερ δεν λειτουργούν ανεξέλεγκτα.
Στο Paranal, κάμερες παρακολουθούν τον ουρανό γύρω από τις δέσμες και το σύστημα μπορεί να κλείσει αυτόματα τα λέιζερ εάν αεροσκάφος πλησιάσει την περιοχή. Αντίστοιχες δικλίδες προβλέπονται και για το ELT.
Οι τεχνητοί αστέρες έχουν και φυσικούς περιορισμούς: δεν μπορούν να μετρήσουν όλες τις κινήσεις της εικόνας, γι’ αυτό σε πολλές περιπτώσεις απαιτείται ακόμη και ένα πιο αχνό πραγματικό άστρο ως πρόσθετο σημείο αναφοράς.
Παρόλα αυτά, η ιδέα παραμένει σχεδόν ποιητική: για να δούμε καθαρότερα τα πραγματικά άστρα, μάθαμε πρώτα να κατασκευάζουμε δικά μας.
Πηγή: skai.gr
