Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Өте үлкен телескопқа орнатылған интегралды өрістік спектрограф. Көп бірлік спектроскопиялық зерттеуші (MUSE) – Еуропалық оңтүстік обсерваториясының (ESO) Өте үлкен телескопында (VLT) орнатылған интегралды өрістік спектрограф. Ол көрінетін толқын ұзындығы диапазонында жұмыс істейді және бейімделетін оптика арқылы қамтамасыз етілген жақсартылған кеңістіктік ажыратымдылықты пайдалану үшін арнайы жасалған. Бұл оған белгілі бір конфигурацияларда дифракциялық шектеулі өнімділікке қол жеткізуге мүмкіндік береді.
Integral field spectrograph installed at the Very Large Telescope
The Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) is an integral field spectrograph installed at the Very Large Telescope (VLT) of the European Southern Observatory (ESO). It operates in the visible wavelength range, It is specifically designed to take advantage of the improved spatial resolution provided by adaptive optics, offering diffraction limited performance in specific configurations.
Өмірбаян
Дәстүрлі түрде оптикалық аймақтағы астрономиялық байқаулар бейнелеу және спектроскопияға бөлінеді. Біріншісі кең көрініс алаңын қамти алады, бірақ толқын ұзындығы бағытында өте нашар ажыратымдылыққа келеді. Екіншісі талшықты спектрографтарда кеңістіктік ажыратымдылықты толығымен жоғалтады, ал ұзын жарықшақты спектрографтарда ішінара жоғалтады немесе жақындағы интегралды өріс спектрографтарында тек қана нашар кеңістіктік ажыратымдылыққа ие болады. MUSE бұл жағдайды жақсарту үшін жоғары кеңістіктік ажыратымдылықты және жақсы спектрлік қамтуды қамтамасыз ету мақсытымен жасалды. Аспаптың басқа зерттеушісі – Лион астрофизикалық зерттеулер орталығының (CRAL) Роланд Бэкон, ол алты ірі еуропалық институттан тұратын консорциумға жетекшілік етеді: Лион обсерваториясындағы CRAL – басқа зерттеуші институты және аспаптың көп бөлігін салуды басқарды. Басқа қатысқан институттар: Германияның Геттинген астрофизика институты (IAG) және Лейбниц астрофизика институты (AIP), Нидерландының астрономияны зерттеу мектебі (NOVA), Францияның Астрофизика және планеталогия институты (IRAP), Швейцарияның Цюрихтегі ЭТХ және Еуропалық оңтүстік обсерваториясы (ESO). Жоба 2005 жылдың 18 қаңтарында басталды, ал соңғы жобалық шолу 2009 жылдың наурызында өтті. Аспап Еуропадағы соңғы қабылдаудан 2013 жылдың 10 қыркүйегінде өтті. MUSE 2014 жылдың 19 қаңтарында төртінші VLT бірлігі телескобының Nasmyth платформасына орнатылды және 2014 жылдың 31 қаңтарында алғашқы жарық көрді.
Traditionally astronomical observations in the optical region have been separated into imaging and spectroscopy. The former can cover a wide field of view, but at the cost of a very coarse resolution in the wavelength direction. The latter has tended to either lose spatial resolution completely in the case of fibre spectrographs, and partially in the case of long slit spectrographs or to have only coarse spatial resolving power in the case of recent integral field spectrographs. MUSE was devised to improve on this situation by providing both high spatial resolution as well as a good spectral coverage. The principal investigator of the instrument is Roland Bacon at the Lyon Centre for Astrophysics Research (CRAL) in charge of a consortium consisting of six major European institutes: CRAL at Lyon Observatory is the PI institute and led the construction of the majority of the instrument. Other involved institutes include the German Institut für Astrophysik Göttingen (IAG) and the Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP), the Netherlands Research School for Astronomy (NOVA), the Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), France, ETH Zürich, Switzerland as well as the European Southern Observatory (ESO). The kick off for the project was January 18, 2005 with the final design review in March 2009. The instrument passed its final acceptance in Europe on September 10, 2013 MUSE was mounted on the Nasmyth platform of the fourth VLT Unit telescope on January 19, 2014, and saw first light on January 31, 2014.
Жұлдыздар мен нақтыланған жұлдыздар популяциясы
MUSE-тің көрініс өрісі Құс жолындағы көптеген нысандарға, мысалы шарлы шоғырлар мен планеталық тұмандықтарға өте жақсы сай келеді. Жоғары кеңістіктік ажыратымдылығы мен үлгілеуі MUSE-ге тығыз аймақтарда, мысалы шарлы шоғырларда мыңдаған жұлдыздардың спектрлерін бірден бақылауға мүмкіндік береді. Жұлдыздар пайда болатын аймақтарда иондалған газ және жұлдыздардың қосындысы бар, MUSE осы аймақтағы жұлдыздық және тұмандық құрамы туралы мәліметтер ұсынады.
MUSE has a field of view that is well matched to a number of objects in the Milky Way, such as globular clusters and planetary nebulae. The high spatial resolution and sampling will enable MUSE to simultaneously observe the spectra of thousands of stars in one shot in dense regions such as globular clusters. In star forming regions, with a mixture of ionised gas and stars, MUSE will provide information both on the stellar and nebular content across this region.
Лайман-альфа сәуле шығарушы
MUSE жобасының маңызды мақсаты – z > 6 қызыл жылжуларындағы жақын орналасқан галактикалардың пайда болуын зерттеу болды. Бұл объектілер өте әлсіз болуы мүмкін, сондықтан оларды тек Лайман-альфа эмиссиялық сызығы арқылы анықтауға болады. Мұндай галактикалар көбінесе Лайман-альфа эмитерлері деп аталады. Мұндай объектілерді зерттеудің әдеттегі тәсілі – тар жолақты суреттеу, бірақ бұл техника бір мезгілде өте тар қызыл жылжу диапазонын ғана қарастыра алады, ол сүзгінің енімен шектеледі. Бұған қоса, бұл әдіс тікелей спектроскопиялық зерттеулерге қарағанда азырақ сезімтал, себебі сүзгінің ені әдеттегі эмиссиялық сызықтың енінен кеңірек болады. MUSE – 1'x1' көру бұрышы бар спектрограф болғандықтан, оны бір уақытта кең қызыл жылжу диапазонында (Лайман-альфа үшін z = 2.9–6.65) эмиссиялық сызықтарды іздеу үшін қолдануға болады. Құралдың 100 сағатқа дейін экспозициямен жұмыс істеуі күтілуде, сонда ол 3x10−19 эрг/с/см2 шекті ағысқа жетеді, бұл қазіргі тар жолақты суреттеу зерттеулерінен бірнеше есе әлсіз.
A key goal of the design of MUSE was to be able to study the progenitors of normal nearby galaxies out to redshifts z > 6. These sources can be extremely faint, in which case they can only be detected using through the emission in the Lyman alpha emission line, such galaxies are frequently referred to as Lyman alpha emitters. A common way to study such sources is to use narrow band imaging, but this technique can only survey a very narrow redshift range at a time – set by the width of the filter. In addition this method is not as sensitive as direct spectroscopic studies because the width of the filter is wider than the typical width of an emission line. Since MUSE is a spectrograph with a 1'x1' field of view, it can be used to search for emission line sources over a wide range in redshift (z = 2.9–6.65 for Lyman alpha) at the same time. It is expected that the instrument will be used for exposures of up to 100 hours, in which case it should reach a limiting flux of 3x10−19 erg/s/cm2 which is an order of magnitude fainter than current narrow band imaging surveys.
Галактиканың эволюциясы
MUSE – бұл жақын ғаламнан галактикалардың динамикалық қасиеттерін зерттеуге арналған қуатты құрал, кем дегенде 1.4 қызыл ығысуға дейін, содан кейін 372.7 нм толқын ұзындығындағы [O II] тыйым салынған эмиссиялық сызық спектрографтың қызыл шегінен жоғалып кетеді. Төмен қызыл ығысуда MUSE барлық типтегі галактикалардағы кинематика мен жұлдыздық популяциялардың екі өлшемді картасын ұсынады. Ол Уильям Гершель телескопындағы SAURON құралымен жүргізілген зерттеулерді дамытып, кеңейтеді, оны үлкен радиустарға және алыс галактикаларға дейін жеткізеді. Тар өріс режимінде MUSE массивті галактикалардың ортасындағы аса ірі қара тесік айналасындағы аймақты зерттей алады. Бұл астрономдарға осы алыптардың қалай пайда болғанын түсінуге көмектеседі деп үміттеніледі – екі қара тесік бірігіп, одан да массивті объектіні құрап, сонымен бірге галактика ортасындағы жұлдыздық орбиталарды өзгертетін бірігу процесі арқылы. Жоғары қызыл ығысуда MUSE галактикалардағы металдардың таралу карталарын жасауға және осы объектілердің динамикалық құрылымына шектеулер қоюға мүмкіндік береді. Бұны кең көру бұрышымен (1 минуттық доға 0.7 қызыл ығысуда 430 килопарсекке сәйкес келеді) қоршаған орта туралы ақпаратпен біріктіру арқылы галактикалардың қасиеттеріне олардың қоршаған ортасының қалай әсер ететінін жаңа және тиімді тәсілмен зерттеуге болады.
MUSE will be a powerful instrument for studying the dynamical properties of galaxies from the nearby Universe out to at least a redshift of 1.4, after which the [O II] forbidden emission line at 372.7 nm disappears off the red end of the spectrograph. At low redshift MUSE will provide two dimensional maps of the kinematics and the stellar populations in all types of galaxies. It will build on and expand the science done with the SAURON instrument on the William Herschel Telescope, extending it to both larger radii and to more distant galaxies. With the narrow field mode, MUSE will be able to zoom in on the region around the super massive black hole at the centre of massive galaxies. It is hoped that this will help astronomers understand the process by which these giants formed likely through a merging process whereby two black holes coalesce to form a more massive end product and at the same time perturbing the stellar orbits in the centre of the galaxy. At higher redshift MUSE will provide the power to construct maps of the distribution of metals in galaxies and at the same time provide constraints on the dynamical structure of these objects. Combining this with environmental information due to the wide field of view (1 arcminute corresponds to 430 kilo parsec at a redshift of 0.7) it will be possible to study how the properties of galaxies are affected by the environment they find themselves in a very powerful, and mostly new, way.
Тар өрістік режимдегі ғылым
MUSE сондай-ақ 7,5x7,5 доғалық секунд көрініс өрісімен және 750 нм-де 0,042 доғалық секунд кеңістіктік ажыратымдылығы бар жоғары кеңістіктік ажыратымдылық режиміне ие болады. Бұл режимнің басты ғылыми мақсаты – жақын орналасқан галактикалардағы аса массивті қара тесіктердің маңындағы орта сияқты жақын жүйелерді егжей-тегжейлі зерттеу. Атап айтқанда, бұл ең массивті галактикалардың әсер аймағын және Кома галактикалар тобындағы ең массивті галактикалардың әсер аймағын анықтауға мүмкіндік береді. MUSE сонымен қатар, жақын орналасқан жұлдыздар пайда болатын аймақтардағы ағындарды және Күн жүйесіндегі әртүрлі денелердің бетін зерттеуге қолданыла алады. Мысалы, бұл Иодағы жанартаулық белсенділікті спектроскопиялық түрде бақылауға және Титан атмосферасын спектроскопиялық зерттеуге пайдаланылуы мүмкін.
MUSE will also have a high spatial resolution mode with a field of view of 7.5x7.5 arcsec and a spatial resolution of 0.042 arcsec at 750 nm. The main scientific use of this mode is for studying in detail more nearby systems such as the environment around supermassive black holes in nearby galaxies. In particular it will be possible to resolve the sphere of influence of the black holes in most massive galaxies out to the Virgo cluster and for the most massive galaxies also in the Coma cluster of galaxies. Closer to home, MUSE will be able to study jets in nearby star forming regions and the surfaces of a range of solar system objects. This could for instance be used to carry out spectroscopic monitoring studies of volcanic activity on Io and spectroscopic studies of the atmosphere of Titan.
Адаптациялық оптикалық интерфейс
Аспан сферасындағы қажетті кеңістіктік ажыратымдылықты арттыру үшін MUSE, VLT-дегі UT4 адаптивті оптика құрылғысының бөлігі болып табылатын GALACSI интерфейсін пайдаланады. Барлық адаптивті оптика (АО) компоненттері Nasmyth деротаторына орнатылған, ал метрологиялық жүйе АО жүйесінің MUSE-пен дұрыс бағытталуын қамтамасыз етеді. Бұл қажет, себебі MUSE Nasmyth платформасында орналасқан. АО жүйесімен жабдықталған MUSE, кең өріс режиміндегі 1'x1' көру өрісі бойынша 0,46 доға секундтық немесе ~3 кпк қызыл жылжу >3 орташа кеңістіктік ажыратымдылыққа жетеді деп күтілуде. Тар өріс режимінде кеңістіктік ажыратымдылық 750 нм-де 0,042 доға секундқа жетеді деп жоспарлануда, бұл галактикалар тобының қашықтығындағы ~3 пк ажыратымдылыққа сәйкес келеді.
In order to achieve the required boost in spatial resolution across the celestial sphere, MUSE makes use of the GALACSI interface which is part of the Adaptive Optics Facility on UT4 at VLT. All the adaptive optics (AO) components are all mounted in the Nasmyth derotator and a metrology system is used to ensure alignment of the AO system with MUSE. This is needed since MUSE is located on the Nasmyth platform. Armed with the AO system, it is expected that MUSE will achieve a median spatial resolution of 0.46 arcseconds, or ~3 kpc at a redshift >3, across the 1'x1' field of view of the wide field mode. In the narrow field mode, the spatial resolution should reach 0.042 arcseconds at 750 nm, corresponding to ~3 pc resolution at the distance of Virgo Cluster of galaxies.
Деректер жылдамдығы және басқару
MUSE-пен әрбір экспозиция 24 IFU-дан алынған деректерді қамтитын, әрқайсысы 35 МБ болатын дерек файлын береді, сондықтан шикі дерек файлының жалпы көлемі 0,84 ГБ-қа тең. Деректерді өңдеуден кейін, деректерді қозғалмалы нүктелік мәндерге түрлендіру және қателіктерді бағалау кубын жасау нәтижесінде экспозиция үшін жалпы көлем 3,2 ГБ-қа дейін ұлғаяды. Бұл, көптеген қысқа экспозицияларға сүйенетін бақылаулар өте үлкен деректер жиынтығын құруы мүмкін, тіпті бір түндік бақылаулар 100 ГБ-қа жуық күрделі деректерді тудыруы мүмкін.
Each exposure with MUSE will return a datafile with data from the 24 IFUs at 35 MB each thus the total size of the raw datafile is 0.84 GB. After data reduction this will expand to a total of 3.2 GB per exposure as the data are translated into floating point values and an error estimate cube is produced. This means that observations that rely on many short exposures can produce very large datasets easily producing 100 GB per night of fairly complex data.