Új csúcsműszer állt üzembe a világ legnagyobb távcsőrendszerénél, magyar közreműködéssel

A MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment, Többapertúrás Közép-infravörös Spektroszkópiai Kísérlet) a látható színkép és a mikrohullámú sugarak közötti infravörös sugárzást képes detektálni a 3 és 13 mikrométer közötti hullámhossztartományban. A MATISSE az ESO VLT (Very Large Telescope, Nagyon Nagy Távcső) második generációs spektro-interferometrikus berendezése, amely a fény hullámtermészete által egyszerre több távcső fénygyűjtő kapacitását is ki tudja használni.

Így sokkal részletesebb képeket képes készíteni az égitestekről az infravörös tartományban, mint ha csak egyetlen távcsövet használna.

Egyedülálló képességek

A nagy létszámú, mérnökökből és csillagászokból álló fejlesztőcsoport 12 évig dolgozott a műszeren Franciaországban, Németországban, Ausztriában, Hollandiában és az ESO-ban. Az elmúlt héten a hosszadalmas beüzemelést és tesztelést követő első próbamérések megerősítették, hogy a MATISSE a várakozásoknak megfelelően működik.

A legelső mérések újabb titkokat fedtek fel a vörös szuperóriás Betelgeuse-ről, melyről feltételezik, hogy belátható időn belül szupernóvaként fog felrobbanni. Az új adatok szerint a csillagnak a különböző hullámhossztartományokban mérve más és más a mérete. Az ilyen adatok lehetővé teszik majd a csillagászok számára, hogy mélyrehatóan tanulmányozzák az óriási csillag környezetét és anyagkibocsátási folyamatait.

Bruno Lopez (Observatoire de la Côte d’Azur, OCA, Nizza, Franciaország), a MATISSE vezető kutatója szerint a műszer képességei egyedülállóak: „Egy egyedi távcsővel elérhető élességet a távcső tükrének mérete korlátozza. Ahhoz, hogy nagyobb felbontást érhessünk el, négy különböző VLT távcső fényét kombináljuk – vagyis interferáltatjuk. Ez lehetővé teszi a MATISSE számára, hogy a 3–13 mikrométeres tartományban a valaha készített legélesebb képeket állítsa elő, amivel majd a James Webb űrtávcső méréseit is kiegészíthetjük.”

Egy kétszáz méter átmérőjű távcső képességei

A MATISSE a jövőben számos alapvető csillagászati kutatáshoz járulhat hozzá, mint például a bolygókeletkezés, azaz a fiatal csillagok körül található korongok belső tartományainak felderítése, a különböző fejlődési állapotban lévő csillagok vizsgálata vagy a galaxisok középpontjában lévő szupernagy tömegű fekete lyukak és környezetük tanulmányozása. A bolygókeletkezési korongok vizsgálata elvezethet a bennük található ásványi anyagok eredetének megértéséhez is.

A MATISSE első interferometrikus mérése a Szíriusz csillagról a VLT segédtávcsövei segítségével. A színek a változó hullámhosszt jelölik, a vörös a hosszabb, a kék a rövidebb hullámhossz. A mérés infravörös tartományban készült, így ezek nem azok a színek, amelyeket az emberi szem látna. Fotó: ESO/MATISSE konzorcium

Olyan ásványokról van szó, melyek a Földünkhöz hasonló planéták magjává állnak össze a korong fejlődése során. Várható az is, hogy számos naprendszerbeli különlegességet megfigyelhetünk, vulkánokat az Io felszínén vagy akár óriás exobolygók légkörét.

A MATISSE négy távcsőből jövő fényt kombinál, amelyek lehetnek a főteleszkópok (Unit Telescopes, UT) vagy a segédtávcsövek (Auxiliary Telescopes, AT), és amelyek együtt alkotják a színképelemzésre és képalkotásra egyaránt alkalmas VLTI rendszert. A több távcsőből, de ugyanarról az objektumról jövő fény interferencia-mintázatot hoz létre, amely információt hordoz az égi objektum megjelenéséről, ebből pedig rekonstruálható az objektum képe.

A MATISSE és a VLTI együtt egy 200 méter átmérőjű távcső képességeivel bír, és a közép-infravörös hullámhosszakon a valaha kapott legrészletdúsabb képeket szolgáltatja.

Az első teszteket a segédtávcsövekkel végezték, a következő hónapok során pedig a VLT négy főteleszkópját fogják használni a mérésekhez.

A MATISSE első megfigyelései nagy előrelépést jelentenek a jelenlegi optikai/infravörös interferométerek alkalmazásában, és lehetővé teszik a csillagászok számára, hogy az eddigieknél finomabb részleteket mutató interferometrikus képeket készítsenek, a mostaninál szélesebb hullámhossztartományban. A MATISSE kiegészíti az ESO Extrém Nagy Távcsövének (ELT) tervezett műszereit, különösen a METIS (Közép-infravörös ELT Képalkotó és Spektrográf) nevű eszközt. A MATISSE fényesebb objektumokat fog észlelni, mint a METIS, de jobb térbeli felbontásra lesz képes.

A magyar hozzájárulás

Az MTA CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetben 2003-ig visszanyúló hagyományai vannak az infravörös interferometriának, lehetővé téve a legnagyobb térbeli felbontást igénylő kutatási irányok hazai művelését. Ez az aktivitás 2011-ben bővült ki az akkor már tervezési fázisban lévő MATISSE műszerprojektben való magyar műszaki részvétellel. A feladatok között szerepeltek hőtani szimulációk az abszolút nulla fok közelében működő motorok által okozott hőterhelésre vonatkozólag, valamint egy műszeregység kalibrációs kamerájának megtervezése és legyártása. A Csillagászati Intézet modellezte a műszer biztonságos mozgatásához szükséges szállítóelemek paramétereit is, hogy a szállítási műveletek során várható mechanikai igénybevétel ne lépje túl azt a határt, amely már a műszer károsodásához vezetne. Az Intézet munkatársai részt vettek a műszer felhasználói szoftverének kialakításában és fejlesztésében is.

A magyar hozzájárulás elismeréseként a Csillagászati Intézet garantált megfigyelési lehetőséget kapott a MATISSE műszeren, amelynek keretében a kutatók egy időnként heves kitöréseket mutató fiatal csillag, az FU Orionis korongjának legbelső területeiről fognak képet alkotni. Hogy a műszer használatáról első kézből legyen tapasztalatuk, az Intézet kutatója, Varga József a következő hetekben a Paranal Obszervatóriumba utazik, ahol részt vesz a MATISSE beüzemelésében.

Ábrahám Péter, az MTA CSFK Csillagászati Intézet tudományos tanácsadója, a magyar MATISSE projekt vezetője hangsúlyozta, hogy

„a sikeres magyar MATISSE-hozzájárulás jó példája annak, hogyan kapcsolható össze a technológiai fejlettség legmagasabb szintjét képviselő csillagászati műszerépítés és a legnagyobb teljesítményű műszereken alapuló, új felfedezésekhez vezető világszínvonalú kutatás.

A MATISSE projektben való részvétel elősegítheti Magyarország jövőbeni csatlakozását a világ legsikeresebb csillagászati intézményéhez, az Európai Déli Obszervatóriumhoz.”

A hír az ESO 1808 számú közleménye alapján készült.