Astronomi su u malom staklenom čipu uspješno spojili svjetlost iste zvijezde prikupljenu dvama odvojenim teleskopima. Pokusi na opservatoriju Mount Wilson u Kaliforniji pokazali su da takav sklop može obavljati precizna astronomska mjerenja i poslužiti za razvoj novih instrumenata.
Čip je dio uređaja CHARIOT, koji koristi teleskope sustava CHARA. Njegova je prednost u tome što svjetlost vodi kroz sitne kanale unutar jednog komada stakla. Kompaktniji sklop lakše je održavati stabilnim, što je važno pri mjerenju vrlo sitnih detalja na zvijezdama i u njihovoj blizini.
Novi rad opisuje kako se instrument ponašao tijekom triju serija opažanja 2024. i 2025. godine. Rezultati su objavljeni u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, a cjelovit tekst dostupan je na arXivu.
Što se dobiva spajanjem dvaju teleskopa
Teleskop može razlučiti sitnije detalje što mu je veće zrcalo. Drugi je pristup povezati opažanja udaljenih teleskopa i iskoristiti njihov međusobni razmak. Sustav CHARA na Mount Wilsonu ima šest teleskopa, a CHARIOT je u opisanim pokusima spajao svjetlost iz dvaju.
Ta se metoda naziva interferometrija. Svjetlosni valovi istog izvora dovode se do zajedničkog instrumenta, gdje se preklapanjem pojačavaju ili poništavaju. Nastaju interferencijske pruge, obrazac iz kojeg astronomi mogu dobiti podatke, primjerice o kutnoj veličini zvijezde.
Da bi mjerenje uspjelo, optički putovi moraju biti vrlo precizno usklađeni. Vibracije, temperaturne promjene i gubici svjetlosti mogu otežati posao. Zbog utjecaja Zemljine atmosfere razmatraju se i optički interferometri na Mjesecu, dok se postojeći zemaljski sustavi usavršavaju boljom optikom i obradom podataka.
Svjetlost putuje kanalima unutar stakla
U čipu za CHARIOT kanali su izrađeni ultrakratkim laserskim impulsima u kvarcnom staklu. Optička vlakna dovode zvjezdanu svjetlost do tih kanala, a nakon spajanja odvode je prema kameri. Materijal je odabran zato što dobro propušta blisku infracrvenu svjetlost u području u kojem instrument radi.
Dio ulazne svjetlosti mjeri se i zasebno. To istraživačima pomaže pratiti promjene njezina intenziteta i pouzdanije obraditi zajednički signal.
Fotonika, tehnologija upravljanja svjetlošću, već ima različite primjene u astronomiji. Jedan je primjer instrument FIRST-PL na teleskopu Subaru, koji svjetlost jednog teleskopa razdvaja u više kanala. CHARIOT istražuje drukčiju zadaću: spajanje svjetlosti prikupljene odvojenim teleskopima.
Poboljšani čip propušta više zvjezdane svjetlosti
Prve interferencijske pruge CHARIOT je zabilježio u svibnju 2024. godine. Početna izvedba imala je znatne gubitke svjetlosti i tehničke poteškoće, pa su istraživači postupno mijenjali optiku i druge dijelove sustava.
Novi čip, ugrađen u srpnju 2025., povećao je propusnost komponente približno deset puta. To je omogućilo opažanje slabijih zvijezda i poboljšalo mjerenja sjajnijih ciljeva.
Pri opažanju sjajnih zvijezda relativna statistička nesigurnost jednog ključnog mjerenja, povezanog s kontrastom interferencijskih pruga, bila je manja od jedan posto. Za slabije izvore još treba poboljšati osjetljivost i provjeriti sustavna odstupanja koja mogu utjecati na rezultate.
Važna je i mogućnost jednostavne zamjene čipa. Zahvaljujući priključcima za optička vlakna, nova se komponenta može postaviti i prilagoditi u nekoliko sati. CHARIOT tako omogućuje da se nove izvedbe brzo provjere na stvarnoj zvjezdanoj svjetlosti.
Sljedeći korak su zahtjevnija opažanja
Precizna infracrvena mjerenja korisna su za proučavanje dvojnih zvijezda i vruće prašine blizu zvijezda. Ta prašina može otežavati potragu za planetima, pa astronomi žele bolje upoznati njezinu raspodjelu i sjaj.
Tim sada razmatra kako smanjiti gubitke svjetlosti i poboljšati prikupljanje podataka. Dugoročniji planovi uključuju povezivanje četiriju teleskopa i hlađenje sklopa radi smanjenja infracrvene pozadine. Prije toga treba postići pouzdanija mjerenja slabijih izvora, za koja trenutačna izvedba još nema dovoljno osjetljivosti.
