El Interferómetro Óptico de Precisión de la Marina ( NPOI ) es un interferómetro astronómico estadounidense , con las líneas de base más grandes del mundo, operado por el Observatorio Naval Flagstaff Station (NOFS) en colaboración con el Laboratorio de Investigación Naval (NRL) y el Observatorio Lowell . El NPOI produce principalmente imágenes espaciales y astrometría, este último un componente importante requerido para la posición segura y la navegación de todo tipo de vehículos para el DoD. La instalación está ubicada en la estación Anderson Mesa de Lowell en Anderson Mesa, a unos 25 kilómetros (16 millas) al sureste de Flagstaff, Arizona.(NOSOTROS). Hasta noviembre de 2011, la instalación se conocía como el Interferómetro Óptico Prototipo de la Marina (NPOI). Posteriormente, el instrumento pasó a llamarse temporalmente Interferómetro óptico de la Marina, y ahora de forma permanente, Interferómetro óptico de precisión de la Marina Kenneth J. Johnston (NPOI), que refleja tanto la madurez operativa de la instalación como un tributo a su principal conductor y fundador retirado, Kenneth. J. Johnston. [1] [2]
Nombres alternativos | NPOI |
---|---|
Parte de | Estación Flagstaff del Observatorio Naval de los Estados Unidos |
Ubicación (es) | Arizona |
Coordenadas | 35 ° 05′45 ″ N 111 ° 32′02 ″ O / 35.0959 ° N 111.534 ° WCoordenadas : 35 ° 05′45 ″ N 111 ° 32′02 ″ O / 35.0959 ° N 111.534 ° W |
Organización | Observatorio Lowell Observatorio Naval de los Estados Unidos Estación Flagstaff Observatorio Naval de los Estados Unidos Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos |
Altitud | 2.163 m (7.096 pies) |
Construido | 1992-1994 |
Primera luz | 1994 |
Estilo telescopio | interferómetro astronómico Interferómetro de Michelson |
Sitio web | lowell |
Ubicación del interferómetro óptico de precisión Navy | |
Medios relacionados en Wikimedia Commons | |
El proyecto NPOI fue iniciado por el Observatorio Naval de los Estados Unidos (USNO) en 1987. [3] Lowell se unió al proyecto el año siguiente cuando el USNO decidió construir el NPOI en Anderson Mesa. [4] La primera fase de construcción se completó en 1994, lo que permitió al interferómetro ver sus primeras franjas, o luz combinada de múltiples fuentes, ese año. [5] La Marina comenzó operaciones científicas regulares en 1997. [6] El NPOI se ha actualizado y ampliado continuamente desde entonces, y ha estado operativo durante una década. El funcionamiento de NPOI como un interferómetro clásico se describe en Scholarpedia, [7] y en el sitio de NPOI. [8]
Descripción
El NPOI es un interferómetro astronómico dispuesto en una configuración de tres brazos en "Y", cada brazo igualmente espaciado mide 250 metros (820 pies) de largo. Hay dos tipos de estaciones que se pueden usar en el NPOI. Las estaciones astrométricas , que se utilizan para medir las posiciones de los objetos celestes con mucha precisión, son unidades fijas colocadas a 21 metros (69 pies) de distancia, una en cada brazo y otra en el centro. Las estaciones de imágenes se pueden mover a una de las nueve posiciones en cada brazo, y se pueden usar hasta seis a la vez para realizar una observación estándar. La luz de cualquier tipo de estación se dirige primero al sistema de alimentación, que consta de tubos largos que han sido evacuados de todo el aire. Conducen a un patio de distribución de espejos, donde la luz se dirige a las seis líneas de retardo largo, que es otro conjunto de tubos largos que compensan las diferentes distancias a cada estación. Luego, la luz se envía a la instalación de combinación de haces, donde ingresa a las líneas de retardo rápido. Este tercer conjunto de tuberías evacuadas contiene mecanismos que mueven los espejos hacia adelante y hacia atrás con un grado muy alto de precisión. Estos compensan el movimiento de los espejos mientras siguen un objeto a través del cielo y otros efectos. Finalmente, la luz sale de los tubos dentro del BCF y se dirige a la Mesa Combinadora de Vigas, donde la luz se combina de manera que permite que se formen imágenes. [3]
Ambos tipos de estaciones tienen tres elementos: un siderostato , una cámara de adquisición de estrellas gran angular (WASA) y un espejo de seguimiento de ángulo estrecho (NAT). El primero es un espejo plano rectificado con precisión de 50 cm (20 pulgadas) de diámetro. Las cámaras WASA controlan el objetivo del espejo al objetivo celeste. La luz reflejada del siderostato se dirige a través de un telescopio que reduce el haz hasta el diámetro de los tubos, que es de 12 cm (4,7 pulgadas). Luego, la luz golpea el espejo del NAT, que compensa los efectos atmosféricos y dirige la luz hacia el sistema de alimentación. [3]
En 2009 NOFS comenzó los planes finales para NPOI para incorporar cuatro telescopios ópticos infrarrojos de apertura de 1,8 m (71 pulgadas) en la matriz, que fueron aceptados por la Armada en 2010, [9] [10] y asignados a la Estación Flagstaff del Observatorio Naval . [11] Originalmente estaban destinados a ser telescopios "estabilizadores" para el Observatorio WM Keck en Hawai, pero nunca se instalaron e incorporaron al interferómetro de Keck. Se están preparando tres telescopios para su instalación casi inmediata, [12] [13] mientras que el cuarto se encuentra actualmente en el Observatorio Mount Stromlo en Australia y se incorporará en algún momento en el futuro. [11] Los nuevos telescopios ayudarán con la obtención de imágenes de objetos débiles y la astrometría absoluta mejorada, debido a su mayor capacidad de captación de luz que los siderostatos existentes. [11]
NOFS opera y lidera la ciencia para el Interferómetro Óptico de Precisión de la Marina , [14] [15] como se señaló, en colaboración con el Observatorio Lowell y el Laboratorio de Investigación Naval en Anderson Mesa . NOFS financia todas las operaciones principales y, a partir de esto, contrata al Observatorio Lowell para mantener las instalaciones de Anderson Mesa y realizar las observaciones para que NOFS realice la astrometría primaria. El Laboratorio de Investigación Naval (NRL) también proporciona fondos para contratar la implementación del Observatorio Lowell y del NRL de estaciones siderostat de línea de base adicionales, facilitando el trabajo científico primario de NRL, imágenes sintéticas (tanto celestes como de satélites orbitales). Cuando se complete en 2013, NPOI ejecutará el interferómetro de referencia más largo del mundo. Las tres instituciones - USNO, [16] [17] NRL, [18] y Lowell [19] - cada una proporciona un ejecutivo para sentarse en un Panel Asesor Operativo (OAP), que guía colectivamente la ciencia y las operaciones del interferómetro. La OAP encargó al científico jefe y director del NPOI que efectuara la ciencia y las operaciones del Panel; este gerente es un miembro senior del personal de NOFS y reporta al Director de NOFS. [20]
NPOI es un ejemplo del diseño del interferómetro de Michelson , con la ciencia principal administrada por NOFS. El Observatorio Lowell y NRL se unen a los esfuerzos científicos a través de sus fracciones de tiempo para usar el interferómetro; el tiempo de ciencia es 85% Navy (NOFS y NRL); y 15% Lowell. NPOI es uno de los pocos instrumentos importantes a nivel mundial que puede realizar interferometría óptica . [21] [22] Ver una ilustración de su diseño, en la parte inferior. NOFS ha utilizado NPOI para realizar una amplia y diversa serie de estudios científicos, más allá del simple estudio de las posiciones astrométricas absolutas de las estrellas; [23] ciencia NOFS adicional en NPOI incluye el estudio de estrellas binarias , ser estrellas , estrellas oblatas , estrellas que giran rápidamente , los que tienen manchas estelares , y la obtención de imágenes de discos estelares (la primera en la historia) y las estrellas de bengala . [24] En 2007-2008, NRL con NOFS utilizó NPOI para obtener los primeros precursores de imágenes de fase de cierre de satélites que orbitan en órbita geoestacionaria . [25] [26] [27]
Los planes de instalación para una matriz de 1 m han sido desarrollados por NRL y el Observatorio Lowell, basados en la ciencia financiada realizada.
Discusión
Los interferómetros ópticos son telescopios colectores de fotones de apertura sin relleno extremadamente complejos en el campo visual (a veces también en el infrarrojo cercano ), que producen imágenes sintetizadas y datos periféricos "sobre la marcha" (a diferencia de los radiointerferómetros que tienen el privilegio de registrar los datos para su posterior síntesis). ), esencialmente tomando una transformada de Fourier inversa de los datos entrantes. La astrometría se entiende midiendo con precisión las adiciones de la línea de retardo mientras se hacen las franjas, para que coincida con las diferencias de la trayectoria de la luz desde los extremos de la línea base. Usando esencialmente trigonometría , se puede determinar el ángulo y la posición de donde se 'apunta' la matriz, infiriendo así una posición precisa en la esfera del cielo.
Solo existen unos pocos que pueden considerarse operativos. Hasta la fecha, el NPOI ha producido las imágenes ópticas de mayor resolución de cualquier instrumento astronómico, aunque esto puede cambiar cuando la matriz CHARA y el Interferómetro del Observatorio Magdalena Ridge comiencen a operar en banda óptica. [28] El primer objeto astronómico fotografiado (resuelto) por NPOI fue Mizar , y desde entonces, se ha realizado una cantidad significativa de astrometría , marco de referencia, estrella rotadora rápida y estudio del disco estelar Be. [29] NPOI es capaz de determinar las posiciones de los objetos celestes en unos pocos milisegundos de arco, en parte debido al anclaje óptico de sus componentes utilizando una compleja matriz de metrología de láseres que conectan los elementos ópticos principales entre sí y al lecho de roca.
También se utilizan muchos láseres especializados para alinear el largo tren de ópticas. La matriz de siderostato NPOI actual sigue siendo el único interferómetro óptico de línea de base larga (437 metros) del mundo que puede co-fase simultáneamente seis elementos. [30] Se espera que NPOI aumente significativamente en capacidad con la adición pendiente de cuatro telescopios IR / ópticos de apertura de 1.8 metros en la matriz actual. [11] La matriz mejorada también empleará técnicas de óptica adaptativa . Este diseño y una mayor apertura dispersa permitirán mejoras significativas en la capacidad científica, desde un aumento de diez veces en la medición de objetivos astrométricos de gran angular cada vez más débiles, hasta una determinación de posición mejorada para numerosas estrellas binarias y llamativas. Cuando se complete la adición del telescopio de 1,8 m, NPOI también emprenderá estudios adicionales de polvo y discos protoplanetarios, y sistemas planetarios y su formación. [31]
Ver también
- Lista de interferómetros astronómicos en longitudes de onda visibles e infrarrojas
Referencias
- ^ "NPOI renombrado para reflejar su papel en evolución en la investigación" . Observatorio Lowell. Archivado desde el original el 31 de enero de 2012 . Consultado el 4 de enero de 2012 .
- ^ "Copia archivada" . Archivado desde el original el 4 de octubre de 2013 . Consultado el 25 de enero de 2013 .Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace )
- ^ a b c Armstrong, JT; Mozurkewich, D .; Rickard, LJ; Hutter, DJ; Benson, JA; Bowers, PF; Elias, NM; Hummel, CA; Johnston, KJ; Buscher, DF; Clark III, JH; Ha, L .; Ling, L. ‐ C .; White, NM; Simon, RS (1998). "El interferómetro óptico del prototipo de la Marina" . Revista astrofísica . 496 (1): 550–571. Código Bibliográfico : 1998ApJ ... 496..550A . doi : 10.1086 / 305365 .
- ^ Hutter, DJ; Elias, NM; Peterson, ER; Weaver, WB; Weaver, G .; Mozurkewich, D .; Vrba, FJ; Simon, RS; Buscher, DF; Hummel, CA (1997). "Ver pruebas en cuatro sitios en apoyo del proyecto NPOI". Revista astronómica . 114 : 2822. Bibcode : 1997AJ .... 114.2822H . doi : 10.1086 / 118690 .
- ^ Hutter, Donald J. (1995). "Estado actual del interferómetro óptico prototipo de la Marina". Boletín de la Sociedad Astronómica Estadounidense . 27 : 1452. Código Bibliográfico : 1995AAS ... 18712102H .
- ^ Armstrong, JT; Mozurkewich, D .; Pauls, TA; Rickard, LJ; Benson, JA; Dyck, HM; Elias, NM; Hajian, AR; Hummel, CA; et al. (1997). "El interferómetro óptico del prototipo de la Marina (NPOI) está operativo". Boletín de la Sociedad Astronómica Estadounidense . 29 : 1234. Bibcode : 1997AAS ... 191.1603A .
- ^ http://www.scholarpedia.org/article/Ground-based_optical_interferometry
- ^ http://www2.lowell.edu/npoi/what_is_it/default.php
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 27 de diciembre de 2016 . Consultado el 5 de febrero de 2012 .Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace )
- ^ http://www.chara.gsu.edu/CHARA/Papers/Pasadena/12.Hutter.pdf
- ^ a b c d Divittorio, Michael; Hutter, Donald J .; Kelley, Michael (2008). Schöller (ed.). "Planes para utilizar los telescopios Keck Outrigger en NPOI" . Interferometría óptica e infrarroja . 7013 : 87. Código Bibliográfico : 2008SPIE.7013E..2UD . doi : 10.1117 / 12.787635 . S2CID 122637531 .
- ^ "Aceptación de Obsequio de Telescopios" (PDF) . Marina de Estados Unidos. 2010-11-03. Archivado desde el original (PDF) el 27 de diciembre de 2016 . Consultado el 4 de enero de 2012 .
- ^ Hutter, Don (1 de marzo de 2011). "Actualización NPOI" (PDF) . Observatorio Naval de Estados Unidos . Consultado el 5 de enero de 2012 .[ enlace muerto permanente ]
- ^ http://www2.lowell.edu/npoi/index.php
- ^ Planes para utilizar los telescopios Keck Outrigger en NPOI | Publicaciones . SPIE. Consultado el 18 de octubre de 2011.
- ^ http://www.usno.navy.mil/USNO/about-us/scientific-director-usno
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 29 de enero de 2013 . Consultado el 6 de julio de 2012 .Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace )
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 29 de enero de 2013 . Consultado el 6 de julio de 2012 .Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace )
- ^ "Copia archivada" . Archivado desde el original el 17 de agosto de 2012 . Consultado el 6 de julio de 2012 .Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace )
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 15 de mayo de 2012 . Consultado el 6 de julio de 2012 .Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace )
- ^ http://usic.wikispaces.com/file/view/Armstrong_OpticalInterferometry_TEC_OIR.pdf
- ^ http://frank.harvard.edu/~howard/papers/optical_interferometry_review.pdf [ enlace muerto permanente ]
- ^ Astrometría de gran ángulo en el interferómetro óptico del prototipo de la Marina (NPOI) . Adsabs.harvard.edu. Consultado el 18 de octubre de 2011.
- ^ [1]
- ^ http://www.amostech.com/TechnicalPapers/2009/Non-resolved_Object_Characterizaion/Vrba.pdf
- ^ http://www.amostech.com/TechnicalPapers/2010/Systems/Jorgensen.pdf
- ^ http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a531729.pdf
- ^ Armstrong, JT; Clark III, James H .; Gilbreath, GC; Hindsley, Robert B .; Hutter, Donald J .; Mozurkewich, David; Pauls, Thomas A. (2004). "Procedimientos de SPIE - astrometría de precisión de ángulo estrecho de estrellas binarias con el interferómetro óptico de prototipo de la Marina". Nuevas fronteras en interferometría estelar . 5491 : 1700. doi : 10.1117 / 12.553062 . S2CID 42997726 .
- ^ "Biblioteca de preimpresiones del Observatorio Naval de Estados Unidos (2011)" . Observatorio Naval de Estados Unidos. 2011-03-01 . Consultado el 5 de enero de 2012 .
- ^ Hutter, Donald J .; Benson, James A .; Buschmann, Tim; Divittorio, Michael; Zavala, Robert T .; Johnston, Kenneth J .; Armstrong, J. Thomas; Hindsley, Robert B .; Schmitt, Henrique R .; Clark III, James H .; Restaino, Sergio R .; Tycner, Christopher; Jorgensen, Anders M .; Davis, Sam (2008). "Actas de SPIE - NPOI: avances recientes y perspectivas de futuro". Interferometría óptica e infrarroja . 7013 : 701306. doi : 10.1117 / 12.787486 . S2CID 122096561 .
- ^ Shankland, Paul D .; Divittorio, ME; Hutter, DJ; Benson, JA; Zavala, RT; Johnston, KJ (2010). "La ciencia con cuatro telescopios de 1,8 m en el interferómetro óptico prototipo de la Marina". Boletín de la Sociedad Astronómica Estadounidense . 42 : 402. Bibcode : 2010AAS ... 21544112S .
enlaces externos
- Estación Flagstaff del Observatorio Naval de los Estados Unidos
- Información adicional de USNOFS
- Sitio NPOI del Observatorio Lowell