Израчунати интензитет вртлог коронаграфа за један извор сличан тачки. Кредитна слика: Гровер Свартзландер. Кликните за увећање
„Неки кажу да проучавам мрак, а не оптику“, шали се Гровер Свартзландер.
Али то је врста таме која ће астрономима омогућити да виде светлост.
Свартзландер, ванредни професор на Факултету оптичких наука Универзитета у Аризони, развија уређаје који блокирају заслепљујућу звездасту светлост, омогућавајући астрономима да проучавају планете у оближњим соларним системима.
Уређаји се такође могу показати корисним за оптичку микроскопију и користити за заштиту камера и система за обраду слике од одсјаја.
Језгра ове технологије је „оптичка вртложна маска“ - танки, малени, прозирни стаклени чип који је урезан у низу корака у обрасцу сличном спиралном степеништу.
Када светлост удари маску, она се успорава више у дебљим слојевима него у тањим. На крају се светлост дели и фаза се помера, тако да су неки таласи на 180 степени изван фазе, а други. Светлост се врти кроз маску попут ветра у урагану. Када дођу до „ока“ овог оптичког твитераша, светлосни таласи који су на 180 степени ван фазе један другог укидају, остављајући потпуно тамно централно језгро.
Свартзландер каже да је то попут светлости која слиједи кроз навоје вијка. Нагиб оптичког „вијка“ - удаљеност између два суседна навоја - је критичан. „Стварамо нешто посебно где би висина тона требало да одговара промени у фази једне таласне дужине светлости“, објаснио је. „Оно што желимо је маска која у основи пресече ову равнину или лим који долази од светлости и увија је у континуирани спирални сноп.“
„Оно што смо недавно открили је невјеројатна ствар са теоретске тачке гледишта“, додао је.
"Математички, лепо је."
Оптички вртлози нису нова идеја, напоменуо је Свартзландер. Али тек средином деведесетих научници су могли да проучавају физику која стоји иза њега. Тада су таква истраживања омогућила напредак у рачунарско генерисаним холограмима и високо прецизној литографији.
Свартзландер и његови дипломирани студенти, Грегори Фоо и Давид Палациос, привукли су медијску пажњу недавно када су „Оптицс Леттерс“ објавили свој чланак о томе како се оптичке вртложне маске могу користити на моћним телескопима. Маске би се могле користити за блокирање звездане светлости и омогућавању астрономима да директно детектују светлост са 10 милијарди милијарди диметара планете у орбити око звезде.
То би се могло учинити помоћу „оптичког вртлог коронаграфа“. У традиционалном коронаграфу, непрозиран диск се користи за блокирање светлости звезде. Али астрономи који траже слабе планете у близини светлих звезда не могу да користе традиционални коронаграф јер одсјаји звезда разлазе око диска, затамњујући светлост која се одбија од планете.
"Свака мала количина разливене светлости од звезде и даље ће преплавити сигнал са планете", објаснио је Свартзландер. "Али ако се спирала вртложне маске подудара тачно са центром звезде, маска ствара црну рупу у којој нема распршене светлости и видећете било коју планету са стране."
Тим УА, у који је учествовао и Ериц Цхристенсен из УА Лунар анд Планетари Лаб, демонстрирао је прототип оптичког вртлог коронаграфа на 60-инчном телескопу Моунт Леммон Опсерватори од пре две године. Нису могли да траже планете изван нашег Сунчевог система, јер 60-инчни телескоп није опремљен адаптивном оптиком која исправља атмосферске турбуленције.
Уместо тога, тим је сликао Сатурн и његове прстенове како би показао колико се лако може користити таква маска са постојећим системом камера. Фотографија са теста је доступна на веб локацији Свартзландера, хттп://ввв.у.аризона.еду/~гроверс.
Оптички вртложни коронаграми могли би бити корисни будућим свемирским телескопима, попут НАСА-иног земаљског претраживача планета (ТПФ) и мисије Европске свемирске агенције Дарвин, напоменуо је Свартзландер. Мисија ТПФ користиће свемирске телескопе за мерење величине, температуре и смештаја планета малих као што је Земља у насељеним областима удаљених соларних система.
„Пријављујемо се за бесповратна средства како бисмо направили бољу маску - да стварно повећамо ову ствар како бисмо добили бољу квалитету оптике“, рекао је Свартзландер. „То можемо демонстрирати сада у лабораторији за ласерске зраке, али потребна нам је заиста квалитетна маска да се приближимо ономе што је потребно за телескоп.“
Велики изазов је развијање начина да се маска стегне како би се добила „велика масна нула светлости“ у њеној сржи, рекао је.
Свартзландер и његови дипломирани студенти раде нумеричке симулације како би одредили одговарајућу точку за спиралне маске на жељеним оптичким таласним дужинама. Свартзландер је поднио патент за маску која покрива више од једне таласне дужине или боје светлости.
Канцеларија за истраживање војске САД-а и Држава Аризона Пропоситион 301 средства подржавају ово истраживање.
Канцеларија за истраживање војске финансира основна истраживања оптичких наука, иако рад Свартзландера такође има практичне примене у одбрани.
Оптичке вртложне маске такође се могу користити у микроскопији да побољшају контраст између биолошких ткива.
Изворни извор: УА Невс Релеасе
