Astrofizycy PAN pomogą zbudować spektrograf dla Bardzo Dużego Teleskopu

Czuły sprzęt posłuży do obserwacji nieba w zakresie zbliżonym do ultrafioletu. Dzięki temu dowiemy się więcej o gwiazdach, planetach czy galaktykach. W międzynarodowym projekcie bierze udział Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN z Warszawy.

potw1119a.jpg

Na pustyni Atakama w Chile mieści się sieć teleskopów VLT (ang. Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop), nadzorowana przez Europejskie Obserwatorium Południowe. To najbardziej zaawansowany instrument optyczny na świecie. Składa się z czterech samodzielnych teleskopów głównych (każdy z lustrem o średnicy 8,2 metra) oraz czterech teleskopów pomocniczych. Gdy urządzenia te pracują razem, pozwalają astronomom zobaczyć szczegóły do 25 razy lepiej, niż gdy korzysta się z jednego tylko przyrządu. To właśnie tutaj zrobiono m.in. pierwsze zdjęcie planety pozasłonecznej i dostrzeżono poświatę po najdalszym znanym błysku gamma.

Wyniki obserwacji będą jeszcze dokładniejsze dzięki czułemu spektrografowi, który zaprojektuje m.in. Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN. Jak działa taki sprzęt? W rozwiązaniu jakich zagadek pomoże? Na pytania odpowiada astrofizyk dr hab. Rodolfo Smiljanic z Centrum.

Polska Akademia Nauk: Czym jest spektrograf?

Dr hab. Rodolfo Smiljanic: Spektrograf to urządzenie służące do rozbijania światła na poszczególne kolory, czyli strumienie światła o różnej energii. Przykładowo światło niebieskie ma wyższą energię niż światło czerwone. Rezultat użycia spektrografu jest podobny do tęczy, która jest efektem rozszczepienia promieniowania słonecznego przez krople wody.

Spektrograf działa natomiast w dużo większej rozdzielczości. Rozdziela światło na tak wiele elementów, że nie byłoby możliwie zobaczenie tego gołym okiem. Dzięki temu pozwala bardzo szczegółowo zbadać, ile danej energii zostało wyemitowane przez badany obiekt.

W jaki sposób wspomoże to pracę teleskopu?

Spektrograf jest używany razem z teleskopem, gdy astronomowie chcą rejestrować światło emitowane przez gwiazdę, galaktykę czy kometę. Teleskop zbiera światło obiektu i przesyła je do spektrografu. Światło podzielone na kolory jest rejestrowane przez detektor elektroniczny, a wyniki jego pracy – analizowane przez astronoma.

Czego można się w ten sposób dowiedzieć?

Na podstawie uzyskanych informacji astronomowie mogą określić m.in. temperaturę, gęstość gazu, prędkość, jasność i skład chemiczny obiektu. Pomaga to zrozumieć, w jaki sposób powstają planety, gwiazdy czy galaktyki, jak zmieniają się w czasie i jak kończą swoje życie. Tym ostatnim zagadnieniem interesuje się mój zespół.

Dlaczego ten spektrograf jest szczególny?

Nowy spektrograf, nad którym będziemy pracować, nazywa się CUBES (z ang. Cassegrain Efficient Spectrograph). Aby jego praca była maksymalnie wydajna, będzie skupiał się tylko na części światła widzialnego. Będzie to światło zbliżone do ultrafioletu, o długości fal 300-400 nanometrów.

Światło zebrane przez teleskop, aby przejść do detektora elektronicznego, musi pokonać długą drogę. Przechodzi przez wiele luster i soczewek znajdujących się we wnętrzu teleskopu i jest przez nie częściowo pochłaniane. Dlatego ważne, żeby CUBES pozwalał na dokładną analizę światła, które dotrze do detektora.

Dokładność CUBES pozwoli na przyjrzenie się obiektom niebieskim emitującym bardzo słabe światło, którego dotychczas działające spektrografy nie potrafiły odpowiednio przetworzyć. Będzie w tym przewyższał nawet spektrografy 30-40-metrowych teleskopów, które mają powstać w najbliższej przyszłości. Kiedy nasz nowy instrument będzie dostępny i zamontowany w VLT, cała społeczność astronomiczna będzie mogła poprosić obserwatorium o możliwość wykorzystania tego spektrografu do badania wybranych obiektów.

Jak będzie wyglądało budowanie spektrografu?

Zaczynamy od sprawdzenia, jak efektywnie możemy wykonać spektrograf za pomocą dostępnych technologii. Przygotujemy też projekt przyrządu, plany budowy, a następnie przekażemy dokumentację do Europejskiego Centrum Południowego. Jeśli zaakceptuje ono naszą propozycję, budowa powinna ruszyć w 2022 roku i potrwa 5-6 lat.

***

Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN jest częścią międzynarodowego konsorcjum powołanego przez Europejskie Obserwatorium Południowe. W zbudowanie spektrografu zaangażowane są również: INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica, Włochy), STFC-UKATC (UK Astronomy) Technology Center, LSW (Landessternwarte, Zentrum fuer Astronomie der Universitaet Heidelberg, Niemcy) i IAG USP (Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas z University of São Paulo, Brazylia).

Źródło informacji: Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN, Europejskie Obserwatorium Południowe

Zdjęcie: Y. Beletsky / Europejskie Obserwatorium Południowe / CC BY 4.0