تصویربرداری انقلابی از دیسک ستاره‌ای با فانوس فوتونیک برای اولین بار

ستاره‌شناسان برای اولین بار روش تصویربرداری تازه‌ای را روی تلسکوپ زمینی اعمال کردند و تیمی به رهبری دانشگاه کالیفرنیا لس‌آنجلس (UCLA) دقیق‌ترین تصویر ثبت‌شده از دیسک اطراف ستاره‌ای را به دست آوردند.

به گزارش ایتنا و به نقل از سای‌تک‌دیلی، این پیشرفت جزئیات ساختاری نادیده‌مانده را آشکار کرد و ابزاری قدرتمند برای کاوش ویژگی‌های پیچیده اجرام آسمانی معرفی نمود. گفته می‌شود این دستاورد راه را برای کشفیات آینده می‌گشاید که درک ما از کیهان را عمیق‌تر خواهد کرد.

تیزبینی تصاویر نجومی عمدتاً به اندازه تلسکوپ بستگی دارد. دهانه بزرگ‌تر نور بیشتری جمع می‌کند، اجرام کم‌نورتر را قابل رؤیت می‌سازد و تصاویر واضح‌تر و پرجزئیات‌تری تولید می‌کند.

بالاترین سطوح جزئیات معمولاً با اتصال چندین تلسکوپ در آرایه‌های هماهنگ به دست می‌آیند. در طول نجوم نوین، ساخت تلسکوپ‌های بزرگ‌تر و ایجاد این شبکه‌های پیوندی برای ثبت تصاویر ریزمقیاس که ساختار پنهان کیهان را برملا می‌کنند، ضروری بوده است.

حال، معرفی ابزاری به نام «فانوس فوتونیک» به دانشمندان اجازه می‌دهد نور ستاره‌ای جمع‌آوری‌شده را کارآمدتر به کار گیرند و به وضوح بالاتری برسند.

تصویر بازسازی‌شده از دیسک نامتقارن فشرده و سریع در حال چرخش در اطراف β CMi. نوار مقیاس سفید در پایین سمت راست، ۱ میلی‌ثانیه قوسی را نشان می‌دهد - معادل مقیاس ۶ فوت در فاصله ماه

یو جونگ کیم، نویسنده نخست و دانشجوی دکتری UCLA، توضیح می‌دهد: «در نجوم، تیزترین جزئیات معمولاً با پیوند تلسکوپ‌ها به دست می‌آید. اما ما این کار را با یک تلسکوپ انجام دادیم؛ نور آن را به فیبر نوری ویژه‌ای به نام فانوس فوتونیک تغذیه کردیم».

وی در ادامه می‌افزاید: «این دستگاه نور ستاره را بر پایه الگوهای نوسانش تقسیم می‌کند و جزئیات ظریفی را که با روش‌های دیگر از دست می‌روند، حفظ می‌نماید. با بازسازی اندازه‌گیری خروجی‌ها، توانستیم تصویری با رزولوشن بسیار بالا از دیسک اطراف ستاره‌ای نزدیک بازسازی کنیم.»

فانوس فوتونیک نور جمع‌شده توسط تلسکوپ را به چندین کانال بر پایه شکل جبهه موج ورودی تقسیم می‌کند؛ شبیه جداسازی آکورد موسیقی به نت‌های جداگانه. سپس نور را بیشتر بر پایه رنگ جدا می‌کند، همچون رنگین‌کمان.

این ابزار نوری پیشرفته از همکاری دانشگاه سیدنی و دانشگاه مرکزی فلوریدا طراحی و ساخته شد. گفتنی است این فانوس بخشی از سامانه جدیدی به نام FIRST-PL است که رصدخانه پاریس و دانشگاه هاوایی توسعه و رهبری آن را بر عهده دارند.

ابزار روی سامانهٔ اپتیک تطبیقی شدید کروناگرافی تلسکوپ سوبارو در هاوایی نصب شده که رصدخانه ملی نجوم ژاپن آن را اداره می‌کند.

سباستین ویوار، عضو هیئت علمی ابتکار علوم فضایی و مهندسی دانشگاه هاوایی که در ساخت آن نقش رهبری داشت، می‌گوید: «هیجان‌انگیزترین بخش برای من ترکیب فوتونیک پیشرو با مهندسی دقیق در هاوایی است. این مسئله نشان می‌دهد همکاری جهانی و میان‌رشته‌ای می‌تواند دید ما به کیهان را دگرگون می‌کند».

عکس فانوس فوتونی نصب شده بر روی دستگاه FIRST-PL در تلسکوپ سوبارو. مثلث زرد مسیر نور ورودی به فانوس را نشان می‌دهد

رویکرد تقسیم نور به اجزای مختلف، تکنیک تصویربرداری نوینی را ممکن می‌سازد که رزولوشنی ظریف‌تر از روش‌های سنتی ارائه می‌دهد.

مایکل فیتزجرالد، استاد فیزیک و نجوم UCLA، اظهار می‌دارد: «برای هر تلسکوپ با اندازه معین، طبیعت موجی نور جزئیاتی را که با دوربین‌های تصویربرداری سنتی قابل رؤیت است، محدود می‌کند؛ این حد پراش نام دارد و تیم ما برای پیشبرد این مرز از فانوس فوتونیک استفاده کرده است» .

به گزارش ایتنا، نمانجا یووانوویچ، هم‌رهبر پژوهش در مؤسسه فناوری کالیفرنیا، می‌افزاید: «این کار پتانسیل فناوری‌های فوتونیک را برای اندازه‌گیری‌های نوین در نجوم نشان می‌دهد. ما تازه آغاز کرده‌ایم؛ امکانات واقعاً هیجان‌انگیزند».

بر این اساس، در کاربرد این روش نوین، دانشمندان ابتدا با آشفتگی جو زمین روبه‌رو شدند؛ اثری شبیه موج‌دار شدن افق در روز گرم تابستان که اجرام دیده‌شده از تلسکوپ را نوسانی و لرزان می‌کند.

برای اصلاح، تیم سوبارو از اپتیک تطبیقی استفاده کرد که اثرات آشفتگی را لحظه‌ای خنثی می‌کند و امواج نوری را پایدار می‌سازد. اما پژوهشگران یک گام فراتر رفتند.

به گزارش ایتنا، کیم در پایان می‌گوید: «برای اندازه‌گیری و بازیابی اطلاعات مکانی با این فیبر به محیطی بسیار پایدار نیاز داریم. حتی با اپتیک تطبیقی، فانوس فوتونیک به نوسانات جبهه موج حساس بود؛ بنابراین تکنیک پردازش داده جدیدی برای فیلتر آشفتگی باقی‌مانده جو ابداع کردم».