Pomoću inovativne optičke tehnologije, primijenjene prvi put na teleskopu sa Zemlje, tim astronoma sa Sveučilišta UCLA ostvario je najpreciznije mjerenje diska oko jedne zvijezde u povijesti. Nova metoda otkrila je strukturu koja do sada nije bila vidljiva, otvarajući potpuno nove mogućnosti za promatranje svemira u neviđenoj rezoluciji.
Kako svjetlost pretvara u podatke
U astronomiji, oštrina slike ovisi o veličini teleskopa: veće zrcalo prikuplja više svjetla i omogućuje jasnije prikaze udaljenih objekata. Najpreciznije slike obično nastaju kada se više teleskopa poveže u sustav, poput interferometra. Znanstvenici su pokazali da i jedan teleskop može dosegnuti preciznost sustava povezanih teleskopa, koristeći takozvani fotonički svjetionik (engl. photonic lantern), posebno optičko vlakno koje analizira najsitnije promjene u svjetlosti zvijezde.
“U astronomiji se najfiniji detalji obično dobivaju povezivanjem više teleskopa. No mi smo to postigli s jednim teleskopom, tako što smo svjetlost usmjerili u posebno dizajniranu optičku vlaknu koja ju razdvaja prema obrascima treperenja”, objašnjava voditeljica istraživanja, doktorandica Yoo Jung Kim sa Sveučilišta UCLA. “Na taj način uspjeli smo rekonstruirati iznimno detaljnu sliku diska oko obližnje zvijezde.”
Uređaj razdvaja svjetlost u više kanala prema obliku valne fronte, otprilike kao što se glazbeni akord može razložiti na pojedine note, a potom i prema boji, slično kao što prizma stvara spektar duge. Taj napredni instrument, nazvan FIRST-PL, zajednički su razvili i izradili istraživači sa Sveučilišta u Sydneyu i Sveučilišta Centralne Floride, u suradnji s Pariškim opservatorijem i Sveučilištem Hawai‘i. Ugrađen je u sustav Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics na teleskopu Subaru na Havajima, kojim upravlja Nacionalni astronomski opservatorij Japana.
“Ono što me najviše uzbuđuje jest spoj najmodernije fotonike s inženjerskom preciznošću koju smo razvili ovdje na Havajima”, rekao je Sebastien Vievard sa Sveučilišta Hawai‘i. “To pokazuje koliko međunarodna suradnja može doslovno promijeniti način na koji vidimo svemir.”
Prema granicama razlučivosti
Tradicionalne kamere u astronomiji ograničene su tzv. difrakcijskom granicom, fizičkim ograničenjem koje određuje koliko se sitni detalji mogu razaznati za određenu veličinu teleskopa. “Fotonički svjetionik omogućuje nam da pomaknemo tu granicu i iskoristimo svjetlost do samih fizičkih mogućnosti”, objašnjava Michael Fitzgerald, profesor fizike i astronomije na Sveučilištu UCLA.
Kako bi nadvladali atmosfersku turbulenciju, isti onaj efekt zbog kojeg se ljetni zrak na horizontu čini valovitim, istraživači su se oslonili na adaptivnu optiku teleskopa Subaru, sustav koji u stvarnom vremenu ispravlja izobličenja svjetlosnih valova. No instrument je bio toliko osjetljiv da je Yoo Jung Kim morala razviti dodatni algoritam kako bi uklonila i posljednje tragove atmosferskih smetnji.
Znanstvenici su tehniku zatim isprobali promatrajući zvijezdu beta Canis Minoris (β CMi), udaljenu oko 162 svjetlosne godine u zviježđu Malog Psa. Zvijezdu okružuje disk vodikova plina koji se okreće nevjerojatnom brzinom: dio plina koji se kreće prema nama poprima plavkastu nijansu, dok onaj koji se udaljava izgleda crvenije, učinak poznat kao Dopplerov pomak. Zbog toga se prividni položaj svjetlosti blago mijenja ovisno o valnoj duljini.
Primjenom novih računalnih metoda, tim je izmjerio te pomake pet puta preciznije nego što je to ranije bilo moguće. Potvrdili su da se disk doista rotira, ali su otkrili i nešto neočekivano, nije savršeno simetričan. “Nismo očekivali takvu neravnotežu. Bit će zanimljivo vidjeti kako će je teorijski modeli objasniti”, kaže Kim.
Novi horizonti promatranja svemira
Nova metoda ne donosi samo jasniji pogled na već poznate objekte, već otvara mogućnost proučavanja još manjih i udaljenijih struktura nego ikada prije. “Ovo je tek početak”, ističe Nemanja Jovanović s Kalifornijskog instituta za tehnologiju (Caltech). “Potencijal fotoničkih tehnologija u astronomiji zaista je ogroman.”
Uspjeh tima sa Sveučilišta UCLA i njihovih međunarodnih partnera pokazuje kako spoj napredne optike, fotonike i računalne analize može otvoriti posve nove načine promatranja svemira, baš kao što su digitalni senzori nekoć zamijenili fotografske ploče. Svaki korak prema jasnijem pogledu na kozmos vodi nas bliže razumijevanju njegova podrijetla, strukture i sudbine.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
