Kõrglahutusega astronoomia

Vasakul on valguse teekond tähelt teleskoopi, paremal erinevatel ajahetkedel tähe näiv asend teleskoobi sensoril.

Isegi suured teleskoobid omavad lahutusvõime piiranguid. Näiteks Palomari 5 m teleskoobi teoreetiline nurklahutus on 0.02″. Reaalselt on see aga vaid 0.5−1″. Põhjus on atmosfääri turbulents, mis määrib kujutise laiali enne, kui see maani jõuab. Kui ekspositsioon on juba mõni minut, jõuab kiirgusvastuvõtjal difraktsioonpunkti kujutis pideva liikumise tõttu tekitada paraja pläraka.

Et atmosfääri turbulentsi mõju vähendada, paigutatakse teleskoobid kõrgele mägedesse. Veel parem on viia nad sateliitide abil Maa atmosfäärist hoopis välja, nt Hubble Kosmoseteleskoop (HST). HST omab 2.4 m peeglit, mille difraktsiooni piir on vaid 0.05″ ja mis annab astronoomidele maapealsete vaatlustega võrreldes 20 korda teravama pildi.

Uute kõrglahutusega teleskoopide konstruktsioon on seotud arvutitega ja kujutise töötlusega. Kui kujutist saaks analüüsida sel ajal, mil valgust alles kogutakse (protsess, mis võib kesta minuteid või isegi tunde), siis oleks võimalik kujutist igal ajahetkel korrigeerida teleskoopi peegli distorsiooni efektidest, temperatuuri kõikumistest ja halvast kujutisest.

Aktiivoptikaks nimetatakse reaalajas toimuvat teleskoobi peegli pinna kuju korrigeerimist. Sellega on saavutatav nurklahutus 0.4″ , parandades peegli kuju ja säilitades seega parimat fookust, kui temperatuur muutub või teleskoobi orientatsioon muutub.

Adaptiivoptika on see, kui peeglite kuju spetsiaalsete aktuaatoritega reaalajas muudetakse.

Adaptiivoptika puhul korrigeeritakse fookust ekspositsioonide ajal mitusada või isegi mõnituhat korda sekundis, et kompenseerida atmosfääri turbulentsi mõju. Adaptiivse optikaga kaasnevad olulised teoreetilised ja tehnilised probleemid, ent võit on väga suur. Laserikiir(ed) suunatakse taevasse ning tekitatakse nii kõrgetes atmosfäärikihtides nn “kunstlik täht”. Jälgides teleskoobiga seda tähte, korrigeeritakse vastavalt tähekujutise värelemisele lisapeegli abil teleskoobi fookust. Kui vaateväljas on monitoorimiseks sobiliku heledusega tavaline täht (parem mitu tähte), siis kasutatakse laserite asemel neid.

Kaks Kecki observatooriumis tehtud pilti Linnutee keskosast. Parempoolse pildi tegemisel on adaptiivoptika sisse lülitatud.