Òptica adaptativa


Tau Cygni amb òptica adaptativa (dreta)
i sense (esquerra). 
Telescopi de 2,5 m del mont Wilson




Altair.
Mount Wilson. FWMH 0.12"


Regulus (durant el dia).
Mount Wilson. FWMH 0.13"

Un sistema que permet compensar els efectes distorsionadors de l'atmosfera

L a turbulència atmosfèrica distorsiona les imatges i limita el poder resolutiu dels telescopis a 1 segon d'arc. Els telescopis amb obertura més gran de 20 o 25 cm ténen més capacitat de captar llum, però no proporcionen imatges més clares. Això és degut a que aquesta és la mida típica de les porcions coherents del front d'ona d'una imatge. 

El front d'ona és la superfície on es troben els fotons que han estat emessos simultàniament. Els fotons que arriben separats més d'un pam acostumen a passar per zones de diferent velocitat de propagació, i es desfasen: el front d'ona es deforma.

Horace Babcock, un astrònom de l'observatori del mont Wilson va publicar l'any 1953 un article on explicava com es podria corregir en temps real les distorsions del front d'ona. En primer lloc cal avaluar la deformació i després cal corregir-la ràpidament, a mida que canvia la turbulència atmosfèrica.
 

Asteroid Vesta. 
(0,55" de diàmetre)
Mount Wilson

L'any 1957, Robert Leighton va obtenir les imatges més nítides mai vistes de Júpiter i Saturn amb el telescopi de 1,5 m del mont Wilson. Ho va aconseguir corregint parcialment el "ball" de la imatge mitjançant petites variacions de la inclinació del mirall secundari. Aquesta tècnica, coneguda com tip-tilt, millora la resolució 2 o 3 vegades. Caldria, però, una millora encara 10 vegades més gran per eliminar totalment la distorsió atmosfèrica. 

Durant els anys 70, els investigadors del U.S. Defense Department van desenvolupar mètodes per mantenir un làser enfocat amb precisió sobre l'objectiu. Aquestes noves tecnologies divideixen el feix de llum en petits elements i els corregeixen per separat.

El telescopi de 2,5 m del mont Wilson ha estat equipat amb un mirall secundari tip-tilt per una primera correcció i amb un mirall deformable. La imatge d'un estel serveix de referència per determinar la forma que cal donar al mirall corrector. Un ordinador s'encarrega de la coordinació. Quan les condicions atmosfèriques són dolentes, el sistema té que treballar més. Per sort, al mont Wilson acostumen a ser bones.


El telescopi Shanon de l'Observatori Lick


Telescopi Shanon.

L'Observatori Lick, situat al mont Hamilton (prop de San José, a California), ha muntat un prototipus que també empra un mirall secundari corrector del front d'ona (tip-tilt) i un mirall deformable amb 127 punts de control al telescopi Shanon de 3 m d'obertura. Un telescopi addicional (launch telescope) de 30 cm serveix com projector per un làser de 20W que permet excitar el sodi mesosfèric i produir un estel artificial de referència. 

Un sensor Hartmann analitza les deformacions del front d'ona comparant la llum provenent de 37 porcions de 50 cm de diàmetre al mirall primari. El mirall secundari porta quatre foto-diodes. Un ordinador Mercury VME, equipat amb 4 processadors I860 i capaç de 160 Mflops "llegeix" els sensors 500 vegades per segon i corregeix el mirall deformable 30 vegades cada segon.


El sistema FASTTRAC de l'Observatori Steward


Centre galàctic.


Lent gravitatòria.

Don McCarthy i Laird Close, del grup d'òptica adaptativa de l'observatori Steward (universitat d'Arizona) van desenvolupar el sistema de correció FASTTRAC per infraroig, que permet freqüències de correcció de 100 Hz, per obtenir imatges d'alta resolució del centre galàctic, on hi ha una potent font de ràdio i potser un forat negre. 

Algunes de les seves observacions recents són d'una qualitat comparable a la del telescopi Hubble. A l'esquerra es mostra una lent gravitatòria sense corregir (dalt, esquerra), corregida (dalt, dreta), i processada (baix, esquerra). La imatge de la part de baix a la dreta es va obtenir amb el telescopi Hubble.