Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и Национальной астрономической обсерватории Японии получили самое четкое на сегодняшний день изображение диска далекой звезды, используя новую методику. Это привело к неожиданному открытию: диск оказался асимметричным. Результаты работы опубликованы в научном журнале Astrophysical Journal Letters.
Прорыв заключается в том, что команда продемонстрировала возможность получения изображений сверхвысокого разрешения с помощью одного телескопа. Этот подход бросает вызов традиционному методу, который требует объединения данных с нескольких телескопов для достижения подобной четкости. Ученым удалось получить беспрецедентно детальный снимок диска водорода в спектральной линии H-альфа, принадлежащего звезде бета Малого Пса.
Ключевым элементом новой системы стало специализированное оптическое волокно, названное «фотонным фонарем». Это устройство позволяет преодолеть так называемый дифракционный предел камер, обусловленный волновой природой света. Технология работает в два этапа, разделяя свет от звезды для выявления скрытых деталей.
На первом этапе фотонный фонарь разделяет свет звезды на отдельные волновые фронты в зависимости от их флуктуаций. Исследователи сравнивают этот процесс с «разделением одного музыкального аккорда на составляющие его ноты». Это позволяет выделить тончайшие детали изображения, которые обычно теряются при традиционных наблюдениях.
На втором этапе устройство дополнительно разделяет эти световые волновые фронты по цветам, подобно тому как призма создает радугу. После сбора и обработки измерений с выходов оптического волокна команда смогла реконструировать изображение с чрезвычайно высоким разрешением.
Основной технической проблемой для астрономов является атмосфера Земли, которая создает визуальные искажения и шум. Из-за турбулентности космические объекты кажутся «дрожащими», что можно сравнить с тем, как «в жаркий день горизонт кажется волнистым». Для борьбы с этим эффектом используется система адаптивной оптики, которая в реальном времени компенсирует атмосферные помехи.
Однако даже адаптивной оптики оказалось недостаточно, поскольку фотонный фонарь был слишком чувствителен к остаточным флуктуациям. Для решения этой проблемы соавтор исследования Ю Чжон Ким разработала специальную методику обработки данных. Этот уникальный фильтр позволил удалить оставшиеся атмосферные искажения из высокочувствительных измерений.
Объектом наблюдения стала звезда бета Малого Пса (β CMi), расположенная в созвездии Малого Пса на расстоянии около 162 световых лет от Земли. Эта звезда окружена диском водорода, который вращается с огромной скоростью.
Наблюдение основано на эффекте Доплера: газ, вращающийся по направлению к Земле, светится синим цветом, а удаляющийся от Земли — красным. Этот цветовой сдвиг приводит к тому, что видимое положение звездной системы смещается в зависимости от длины волны света.
Благодаря новой методике астрономы измерили эти зависящие от цвета смещения изображения звезды с точностью, в пять раз превышающей любые предыдущие наблюдения.
Именно эта высочайшая точность позволила сделать главное открытие. Команда обнаружила, что водородный диск вокруг беты Малого Пса не является симметричным, а имеет перекошенную, однобокую форму. Эта находка оказалась совершенно неожиданной для ученых.
По словам Ю Чжон Ким, теперь задача по объяснению причин существования этой асимметрии ложится на плечи астрофизиков, которые специализируются на моделировании подобных звездных систем.
Изображение носит иллюстративный характер
Прорыв заключается в том, что команда продемонстрировала возможность получения изображений сверхвысокого разрешения с помощью одного телескопа. Этот подход бросает вызов традиционному методу, который требует объединения данных с нескольких телескопов для достижения подобной четкости. Ученым удалось получить беспрецедентно детальный снимок диска водорода в спектральной линии H-альфа, принадлежащего звезде бета Малого Пса.
Ключевым элементом новой системы стало специализированное оптическое волокно, названное «фотонным фонарем». Это устройство позволяет преодолеть так называемый дифракционный предел камер, обусловленный волновой природой света. Технология работает в два этапа, разделяя свет от звезды для выявления скрытых деталей.
На первом этапе фотонный фонарь разделяет свет звезды на отдельные волновые фронты в зависимости от их флуктуаций. Исследователи сравнивают этот процесс с «разделением одного музыкального аккорда на составляющие его ноты». Это позволяет выделить тончайшие детали изображения, которые обычно теряются при традиционных наблюдениях.
На втором этапе устройство дополнительно разделяет эти световые волновые фронты по цветам, подобно тому как призма создает радугу. После сбора и обработки измерений с выходов оптического волокна команда смогла реконструировать изображение с чрезвычайно высоким разрешением.
Основной технической проблемой для астрономов является атмосфера Земли, которая создает визуальные искажения и шум. Из-за турбулентности космические объекты кажутся «дрожащими», что можно сравнить с тем, как «в жаркий день горизонт кажется волнистым». Для борьбы с этим эффектом используется система адаптивной оптики, которая в реальном времени компенсирует атмосферные помехи.
Однако даже адаптивной оптики оказалось недостаточно, поскольку фотонный фонарь был слишком чувствителен к остаточным флуктуациям. Для решения этой проблемы соавтор исследования Ю Чжон Ким разработала специальную методику обработки данных. Этот уникальный фильтр позволил удалить оставшиеся атмосферные искажения из высокочувствительных измерений.
Объектом наблюдения стала звезда бета Малого Пса (β CMi), расположенная в созвездии Малого Пса на расстоянии около 162 световых лет от Земли. Эта звезда окружена диском водорода, который вращается с огромной скоростью.
Наблюдение основано на эффекте Доплера: газ, вращающийся по направлению к Земле, светится синим цветом, а удаляющийся от Земли — красным. Этот цветовой сдвиг приводит к тому, что видимое положение звездной системы смещается в зависимости от длины волны света.
Благодаря новой методике астрономы измерили эти зависящие от цвета смещения изображения звезды с точностью, в пять раз превышающей любые предыдущие наблюдения.
Именно эта высочайшая точность позволила сделать главное открытие. Команда обнаружила, что водородный диск вокруг беты Малого Пса не является симметричным, а имеет перекошенную, однобокую форму. Эта находка оказалась совершенно неожиданной для ученых.
По словам Ю Чжон Ким, теперь задача по объяснению причин существования этой асимметрии ложится на плечи астрофизиков, которые специализируются на моделировании подобных звездных систем.
