Ett UCLA-ledt team har fångat den mest detaljerade bilden någonsin av en skiva runt den avlägsna stjärnan beta Canis Minoris med hjälp av en innovativ fotonisk lykta på ett enda teleskop. Detta genombrott avslöjar dolda strukturer utan behov av flera teleskop. Upptäckten blottar en ojämn väte-skiva 162 ljusår bort.
Astronomer har länge förlitar sig på att koppla ihop flera teleskop för att få de skarpaste bilderna av avlägsna himmelska objekt, men en ny teknik har brutit den begränsningen. Med Subaru-teleskopet på Hawaii använde ett team ledd av forskare från University of California, Los Angeles (UCLA) en fotonisk lykta-enhet för att avbilda skivan runt beta Canis Minoris (β CMi), en stjärna cirka 162 ljusår bort i stjärnbilden Lilla hunden.
Den fotoniska lyktan, utvecklad av samarbetspartners inklusive University of Sydney och University of Central Florida, delar upp inkommande stjärnljus i flera kanaler baserat på vågfrontsmönster och färger. Detta möjliggör avancerade beräkningsmetoder för att rekonstruera högupplösta bilder som fångar subtila detaljer som annars skulle gå förlorade. Enheten är en del av FIRST-PL-instrumentet på Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics-systemet, som drivs av Japans National Astronomical Observatory.
"I astronomi erhålls vanligtvis de skarpaste bilddetaljerna genom att koppla ihop teleskop. Men vi gjorde det med ett enda teleskop genom att mata in dess ljus i en speciellt utformad optisk fiber, kallad fotonisk lykta," sa Yoo Jung Kim, doktorand vid UCLA och huvudförfattare till studien publicerad i The Astrophysical Journal Letters.
Observationen avslöjade en snabbt roterande väteskiva runt β CMi, med sidan som roterar mot jorden som framstår blåare på grund av dopplereffekten. Forskare mätte färgbaserade positionsförskjutningar med fem gånger större precision än tidigare, bekräftade skivans rotation och upptäckte dess oväntade ojämna asymmetri. "Vi förväntade oss inte att upptäcka en asymmetri som denna, och det kommer att bli en uppgift för astrofysikerna som modellerar dessa system att förklara dess närvaro," tillade Kim.
Atmosfärisk turbulens utgjorde en utmaning, som hanterades genom adaptiv optik och nya databehandlingsmetoder utvecklade av Kim. Denna metod går bortom diffraktionsgränsen för traditionell bildtagning och möjliggör klarare vyer av mindre, svagare och mer avlägsna objekt.
Det internationella samarbetet inkluderar institutioner som University of Hawai'i, California Institute of Technology, Paris Observatory och andra. "Detta arbete demonstrerar potentialen hos fotoniska teknologier för att möjliggöra nya typer av mätningar i astronomi," sa Nemanja Jovanovic vid Caltech. Genombrottet kan transformera studier av stjärnor, planeter och kosmiska strukturer.