Att  undvika  blinkande  stjärnor



Att stjärnor blinkar är måhända romantiskt, men för astronomer som behöver göra precisionsmätningar utgör scintillationen ett störande moment, som man i görligaste mån söker undvika.

  Att lura jordatmosfären

  Storleken av mönstret i de flygande skuggorna som ”luftlinserna” fokuserar på marken har visat sig vara 5 à 10 cm.  Med typiska vindhastigheter på 10 meter per sekund, sveps dessa 5 à 10 cm förbi på 5 à 10  millisekunder.  Dessa längder och tider utgör en kravspecifikation för den adaptiva optik som krävs för att korrigera för effekterna av dessa flygande skuggor.  (Adaptiv optik betecknar system som i realtid kompenserar för atmosfärens turbulens.)  Dylika system fordrar snabbt justerbara spegelelement eller liknande, vilka således måste korrigera skuggmönstret över teleskopets hela öppning med denna upplösning i rum och tid.  För ett stort teleskop med 5 à 10 m spegeldiameter kommer det att krävas totalt ca 10.000 stycken korrektionselement, vilka alla måste hinna ställas in på ett fåtal millisekunder.

Ett antal utmanande projekt kommer att kunna genomföras när man väl lyckats reducera scintillationens effekter:


  Seismiska pulsationer hos stjärnor

  Man har tidigare upptäckt att hela solen skälver som en geléklump.  Genom att mäta de mycket små ljusvariationer som åtföljer dessa skälvningar kan skälvningens perioder (frekvenser) bestämmas, likt tonerna från ett tredimensionellt musikinstrument.  Genom analysen av dessa kan förhållandena djupt inne i solens inre studeras, analogt med studier av jordens inre genom mätning av seismiska vågor från jordbävningar.  Försöken hittills att detektera motsvarande svängningar hos andra ordinära, med solen  jämförbara stjärnor, har dock misslyckats p g a jordatmofärens brus.


  Snabba variationer av gasflöden i starka gravitationsfält

  Åtskilliga vita dvärgstjärnor, neutronstjärnor och förmodade svarta hål ingår i dubbelstjärnesystem, där gasen från den ena stjärnans yttre hölje strömmar ner mot det andra objektet, pådrivet av dess starka gravitationskrafter.  De extremt höga värden på temperatur, densitet och magnetfält som kan uppnås, möjliggör exotiska fysikaliska processer, däribland olika sorters instabiliteter som utspelas på tidsskalor av bråkdelar av en sekund, precis samma tidsskalor på vilka jordatmosfärens effekter är mest uttalade.  Det gäller alltså att väl förstå jordatmosfären effekter för att säkert kunna särskilja vilka av de observerade ljusfluktuationerna som verkligen härrör från de kosmiska objekten, och vilka som uppstått i jordens atmosfär.


  Direkt avbildning av exoplaneter

  Att erhålla bilder av exoplaneter, dvs planeter kring andra stjärnor än solen, är det kanske mest utmanande problemet, där korrektion för scintillation erfordras.  På senare år har närvaron av ett antal dylika kunnat fastställas genom periodiska störningar i stjärnans rörelse, men härifrån till att en direkt bild av exoplaneten är steget ännu  långt.

Problemet är inte alls att exoplaneter skulle vara speciellt ljussvaga (trots att de endast lyser med återspeglat ljus från sin stjärna).  Vad den  skenbara ljusstyrkan beträffar, skulle t o m jorden, observerad på närbelägna stjärnors avstånd, enkelt kunna detekteras med bara några minuters exponering med ett ordinärt medelstort teleskop.  Att detta inte går i praktiken beror uteslutande på att man ”bländas” av den mångmiljonfaldigt ljusare stjärnan som på himlen ligger helt nära sin planet.  Den av atmosfären utsmetade bilden av stjärnan kan visserligen krympas med ordinär adaptiv optik, men fortfarande kommer bilden av stjärnan att omges av ett diffust och snabbt varierande töcken, skapat av atmosfärens flyande skuggor.  Detta ljus är mångfaldigt kraftigare än det från exoplaneten och omöjliggör i praktiken dess detektion.


    Astronomi i Lund

Sidan framställd av Dainis Dravins (dainis@astro.lu.se).  Updaterad JD 2.455.775