Астрономы получили снимок звезды с помощью «фотонного фонаря»

Способность телескопа различать мельчайшие детали космических объектов традиционно зависит от его размеров. Чем больше апертура, тем больше удается собрать света и более четкое изображение получается на выходе. Для лучшего результата и более высокого разрешения часто несколько инструментов объединяют в огромные массивы.

Международная группа астрономов под руководством исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) продемонстрировала принципиально новый подход, использовав на наземном телескопе технологию «фотонного фонаря». Это позволило сделать самое точное и качественное на сегодняшний день изображение диска вокруг звезды, открыв ранее невидимые детали его структуры.

Специально разработанное оптическое волокно, известное как «фотонный фонарь», способно особым образом разделять собранный телескопом свет в соответствии с колебаниями, сохраняя детали, которые в ином случае теряются. Принцип его работы можно сравнить с разделением музыкального аккорда на отдельные ноты: сначала разделяется свет по форме волнового фронта, а затем он дополнительно расщепляется по цветам, как в радуге. Такой метод позволяет добиться более тонкого разрешения, чем традиционные способы съемки. Его уже используют в одном из приборов телескопа «Субару» в обсерватории Мауна-Кеа на Гавайях.

«В этом приборе сочетаются передовые технологии фотоники и точное проектирование <…> Это показывает, как сотрудничество по всему миру и в разных дисциплинах может в буквальном смысле изменить наше представление о космосе», — подчеркнул один из авторов разработки Себастьен Вьевар из Гавайского университета.

Одной из главных технических проблем при использовании нового метода стала атмосферная турбулентность, из-за которой искажаются изображения небесных тел. Чтобы компенсировать этот эффект, команда использовала адаптивную оптику телескопа «Субару», которая в реальном времени стабилизирует световые волны. Однако чувствительность фотонного фонаря к малейшим колебаниям волнового фронта, что исследователям пришлось пойти еще дальше разработать новую технологию обработки данных, чтобы фильтровать остаточную атмосферную турбулентность. 

Объектом для испытания новой технологии была выбрана звезда Бета Малого Пса, расположенная примерно в 162 световых годах от Земли в одноименном созвездии. Ее окружает диск из водорода, который вращается так быстро, что газ, движущийся в сторону наблюдателя, светится голубоватым цветом, а удаляющийся — красноватым, что объясняется эффектом Доплера. Изменение цвета приводит к тому, что видимое положение источника света системы слегка меняется в зависимости от длины волны. 

Применив новые вычислительные методы, исследователи измерили эти изменения с точностью, примерно в пять раз превышающей предыдущие возможности. Помимо подтверждения вращения диска, они с удивлением обнаружили, что он асимметричный — немного «перекошенный». Объяснить это явление предстоит астрофизикам.

Ранее ученые из Китая представили компактный чип, способный делать мгновенные астрономические снимки с такой же точностью, как и громоздкое лабораторное оборудование. Технология позволит наделить беспрецедентным «зрением» космические телескопы и может найти применение в других сферах на Земле.

Иллюстрация UCLA