ÓPTICA ADAPTATIVA

SAMPLUS

Óptica Adaptativa

Óptica Adaptativa é uma técnica instrumental com o objetivo de corrigir aberrações (defeitos) ópticos dinamicamente. Em astronomia, esta técnica busca minimizar as aberrações causados pela atmosfera terrestre na observação de objetos astronômicos. Um sistema de óptica adaptativa consiste basicamente de um sensor de Frente de Onda (que detecta o “formato” da frente de onda que passa pelo sistema óptico), um Espelho Deformável (um espelho cujo formato pode ser controlado eletrônicamente) e um subsistema de controle.

Na malha de controle da óptica adaptativa, o espelho deformável modifica a frente de onda de entrada tal que seu sensor registra as aberrações ópticas residuais, que são então ajustadas de volta no espelho deformável. Estes ajustes devem acontecer centenas de vezes em um segundo para compensar as mudanças que ocorrem na atmosfera. Um sistema eletrônico trabalhando nesta velocidade é chamado de sistema de tempo real.

O telescópio SOAR possui um sistema óptica adaptativa chamado SAM (SOAR Adaptive Module). Esse sistema é do tipo Ground Layer Adaptive Optics (GLAO), isto é, ele corrige a turbulência gerada em baixas altitudes da atmosfera, (aprox. 5Km). Esse sistema não faz correções próximas ou no limite de fração, mas corrige um campo largo no céu, isto é, uma grande área. O projeto foi liderado pelo Dr. Andrei Tokovinin e executado entre 2003 e 2013. Em operação desde 2014, o SAM é responsável por inúmeros trabalho científicos. O design final do SAM foi concebido a aproximadamente 13 anos, e é tecnologicamente obsoleto, isso resulta em um baixo desempenho na correção da turbulência na banda V (@500nm). Numa parceria entre o IAG/USP, SOAR, UTFPR e LNA, no final de 2017 iniciou-se o projeto SAMplus.

 

O que é o SAMPlus?

O SAMplus é o projeto de atualização do sistema de óptica adaptativa atualmente em operação no SOAR (SAM). Em suma, o projeto consiste em substituir os componentes-chave da óptica adaptativa, ou seja, o espelho deformável e o sensor de frente de onda, operando com um novo computador para o controle em tempo real. A versão atual do SAM possui um espelho deformável com 60 atuadores; nesta proposta será feito um upgrade com um DM de 241 atuadores de última geração, assim como um maior número de subaberturas no sensor de frente de onda para uma maior amostragem da turbulência e uma nova câmera CCD para aumentar o aproveitamento do fluxo do laser utilizado como estrela guia. Além de melhorar a correção no comprimento de onda visível, o SAMPlus aumentará a vida útil do módulo de óptica adaptativa com a modernização dos componentes chave. O projeto possui financiamento da FAPESP e é liderado pelo grupo de instrumentação do IAG.

 

Ciência que poderá ser feita com o SAMPlus

O principal objetivo do upgrade, é no entanto, aprimorar os casos científicos que se beneficiarão das correções de óptica adaptativa (AO) com comprimentos de onda mais curtos. Além das áreas óbvias já cobertas pelo SAM, o SAMPlus aprimora significativamente as observações espectroscópicas. Importantes linhas de diagnóstico espectroscópico estão em comprimentos de onda visíveis, como as linhas de Balmer (Hα e Hβ), as linhas proibidas [NII], [SII] e [OIII], que impactarão grandemente os estudos de nebulosas compactas, núcleos de galáxias e arcos gravitacionais e sistemas quasares com múltiplas lentes. Os casos científicos detalhados estão no Caso científico para atualização do SAM; Além do interferômetro Fabry-Perot já disponível, acoplado ao SAM (e sua futura atualização, o BTFI-2), o SAMPlus será integrado à espectrógrafo de Campo Integral (SIFS) e outros instrumentos SOAR, como o espectrógrafo de múltiplos objetos proposto SAMOS. A combinação do SAMplus com a mais recente instrumentação SOAR está em forte sinergia para observações de acompanhamento das descobertas e eventos transitórios que serão detectados pelo observatório LSST, vizinho do SOAR.

 

Participação Brasileira

Os novos componentes do SAMPlus serão testados e caracterizados pelo grupo de instrumentação do IAG/USP. Esses testes incluem a montagem de um protótipo de bancada que simula o funcionamento do SAM, para que sejam testados os componentes em situação real de correção da turbulência em um loop fechado, isto é, em um sistema no qual o espelho deformável e o sensor de frente de onda, estão conectados a um controle de tempo real. Todo o software de controle será desenvolvido e testado no IAG. Esses testes estão previstos para o ano de 2020, em 2021 os novos componentes serão instalados no módulo de óptica adaptativa do SOAR para o comissionamento do SAMPlus.

 

Clique aqui para ver o Science Case do SAMPlus.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Projetos de Instrumentação Científica