Sterrenkunde koeterwaals

Adaptieve optiek

Stel je bent een astronoom en je hebt je eigen gigantische sterrenwacht gebouwd om mee naar het heelal te kijken. Je kijkt door het oculair (of beter gezegd je computerscherm) om al die pracht te aanschouwen. In plaats daarvan zie je alleen maar vage, wiebelende troep.

Neptunus gefotografeerd met en zonder adaptieve optiek
Deze foto’s van de planeet Neptunus zijn gemaakt tijdens het testen van de Narrow Field adaptieve optische modus van het MUSE/GALACSI-instrument van ESO’s Extremely Large Telescope. De foto rechts is gemaakt terwijl de adaptieve optiek uit stond, de foto links na het inschakelen ervan. Credit: ESO/P. Weilbacher (AIP)

De atmosfeer van de Aarde is prima geschikt om levende dingen levend te houden maar erg slecht als het op astronomie aankomt. Het maakt niet uit hoe groot je telescoop is, zolang die op de grond staat heb je te maken met die kilometers dikke atmosfeer.

Het probleem is de steeds veranderende turbulente bewegingen van hete en koude lucht die steeds proberen om de warmte gelijkmatig over de Aarde te verdelen. Warme en koude lucht hebben verschillende brekingsindexen, dit betekent dat het licht er anders wordt gebroken. Het licht van een verre ster volgt dus geen rechte lijn door onze atmosfeer heen. Dat licht zigzagt op en neer met het bewegen van de lucht.

Het is hetzelfde proces dat er voor zorgt dat sterren twinkelen. Lijkt leuk maar voor een astronoom hopeloos irritant.

Nu kan je dit gedeeltelijk oplossen door je sterrenwacht in een woestijn te plaatsen want dan zorgt je voor een zo rustig mogelijke lucht. Of je plaatst je sterrenwacht op een bergtop zodat de luchtlaag zo klein mogelijk wordt.

Je zou je sterrenwacht ook de ruimte in kunnen lanceren maar dan ben je beperkt met de grootte en bovendien is het enorm kostbaar. Een grote sterrenwacht op de grond is altijd nog kostenvoordeliger.

De oplossing: lasers en adaptieve optiek.

Schiet met een heldere laser in de lucht. Kijk naar het dansen van het licht door de verstoring door de atmosfeer. Leg de spiegel van je telescoop op een aanpasbare tafel. Als de laser beweegt dan beweegt (vervormt) de spiegel ook waardoor je voor de effecten van een turbulente atmosfeer corrigeert.

Het is een heel eenvoudig idee maar erg lastig in de praktijk uit te voeren. De eerste ontwikkelingen van deze techniek zijn afkomstig van de Amerikaanse defensie die een manier zochten om vijandige satellieten beter te volgen. Het duurde tot de jaren ’90 voordat de technologie volwassen genoeg was om in de moderne sterrenkunde gebruikt te worden.

Dit artikel maakt deel uit van de serie Sterrenkunde – koeterwaals. Het zijn vertaalde en eventueel bewerkte berichten van de rubriek Astronomy 101 van de website UniverseToday