Η κατασκευή και η εφαρμογή του αστρικού φασματογράφου
Τον Ιούλιο του 2006 κατασκευάστηκε ένας αστρικός φασματογράφος μέτριας ανάλυσης στο Εργαστήριο Αστρονομίας και Εφαρμοσμένης Οπτικής του Πανεπιστημίου Αθηνών από τον Επ. Καθηγ. Δ. Παπαθανάσογλου και τον Δρ. Κοσμά Γαζέα. Το όργανο αυτό κατασκευάστηκε αρχικά για εργαστηριακές εφαρμογές και μετατράπηκε αργότερα για αστρονομική χρήση. Η εγκατάσταση του αστρικού φασματογράφου στο τηλεσκόπιο του Πανεπιστημίου Αθηνών έγινε επιτυχώς στις 22 Ιουλίου 2006, παρά την αυξημένη φωτορρύπανση της περιοχής. Η ημερομηνία αυτή σηματοδοτεί την έναρξη της εποχής των φασματοσκοπικών παρατηρήσεων από ένα αστεροσκοπείο εντός Αθηνών. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την φασματική ταξινόμηση αστέρων λαμπρότερων του 9ου μεγέθους, για μελέτες ταχέως περιστρεφόμενων αστέρων και για την ανίχνευση και ταυτοποίηση διπλών αστρικών συστημάτων ανάμεσα σε μεμονωμένους αστέρες.
Ο αστρικός φασματογράφος είναι εγκατεστημένος στο τηλεσκόπιο του Πανεπιστημίου Αθηνών, πραγματοποιώντας παρατηρήσεις με σκοπό τη φασματική ταξινόμηση αστέρων.
Ως πηγές βαθμονόμησης έχουν επιλεγεί τρεις λυχνίες Hg, Ne και Xe, οι οποίες τοποθετήθηκαν πριν από τη σχισμή. Για να ληφθεί ένα φάσμα βαθμονόμησης τοποθετείται ένα διάφραγμα διασποράς μπροστά από τη σχισμή και ανακλά το φως από τις λυχνίες μέσα στο όργανο. Μια λυχνία πυράκτωσης είναι επίσης τοποθετημένη μαζί με τις υπόλοιπες, για τη λήψη των εικόνων απόκρισης "flat fields" αλλά και για τον έλεγχο της απόκρισης του οργάνου σε όλα τα οπτικά μήκη κύματος.
Χαρακτηριστικά Φασματογράφου
Παρακάτω φαίνεται ένα δείγμα φασμάτων που έχουν ληφθεί με τον αστρικό φασματογράφο. Το δείγμα αυό καλύπτει ένα μεγάλο εύρος φαινόμενων μεγεθών και φασματικών τύπων.
Τα φάσματα των λαμπρών αστέρων μπορούν να ληφθούν εύκολα με εκθέσεις 60 δευτερολέπτων, ενώ τα αμυδρότερα (9 mag) χρειάζονται εκθέσεις ακόμη και 20-30 λεπτών.
Δείγμα αστρικών φασμάτων που έχουν ληφθεί με τον αστρικό φασματογράφο.
Έπειτα από την αρχική κατασκευή και εγκατάσταση του αστρικού φασματογράφου στο τηλεσκόπιο διαμέτρου 0.40 m του Πανεπιστημίου Αθηνών τον Ιούλιο του 2006, ακολούθησαν μερικές μετατροπές. Οι έλεγχοι και παρατηρήσεις που ακολούθησαν επαλήθευσαν ότι μπορούν να ληφθούν φάσματα υψηλής ανάλυσης, προσφέροντας νέες ευκαιρίες για την αστρική έρευνα στην Ελλάδα. Τον Ιανουάριο του 2009 ο αστρικός φασματογράφος με τις πιο πρόσφατες μετατροπές τοποθετήθηκε στο τηλεσκόπιο του Αστεροσκοπείου Κρυονερίου με διάμετρο 1.22 m. Αυτές είναι οι πρώτες φασματοσκοπικές παρατηρήσεις, οι οποίες έχουν ληφθεί με αυτό το τηλεσκόπιο, από τη στιγμή της κατασκευής του το 1975, ενώ απέδειξαν ότι το τηλεσκόπιο του Αστεροσκοπείου Κρυονερίου είναι ικανό να πραγματοποιήσει φασματοσκοπικές παρατηρήσεις σε διπλά αστρικά συστήματα, δίνοντας ακρίβεια 5 km/s στη μέτρηση των ακτινικών ταχυτήτων. Ο εστιακός λόγος του τηλεσκοπίου μετατράπηκε σε f/8 (από το αρχικό f/13) με τη χρήση ενός μειωτή εστιακής απόστασης.
Μετρήσεις ακτινικών ταχυτήτων είναι εφικτές με τον αστρικό φασματογράφο μέτριας ανάλυσης. Το διπλό αστρικό σύστημα σε επαφή V1130 Tau παρατηρήθηκε επιτυχώς από το Πανεπιστημιακό Αστεροσκοπείο Αθηνών και το Αστεροσκοπείο Κρυονερίου και προσδιορίστηκε ο λόγος μαζών με σχετικά καλή ακρίβεια.
Το 2008 ξεκίνησε στο Πανεπιστημιακό Αστεροσκοπειο Αθηνών ένα πρόγραμμα φασματοσκοπικών παρατηρήσεων των αστέρων της Κύριας Ακολουθίας (ΚΑ), με σκοπό τη δημιουργία ενός άτλαντα φασμάτων όλων των φασματικων τύπων για τους νάνους αστέρες. Το πρόγραμμα αυτό διευρύνθηκε αργότερα το 2014, με απώτερο σκοπό τη δημιουργία μιας τράπεζας φασματοσκοπικών δεδομένων για όλους τους φασματικούς τύπους και όλες τις τάξεις λαμπρότητας, ενώ η όλη προσπάθεια αποτέλεσε θέμα διπλωματικής εργασίας στο Τμήμα Φυσικής. Στο πλαίσιο της εργασίας αυτής αναπτύχθηκαν και λογισμικά προγράμματα για την αυτοματοποιημένη επεξεργασία των φασμάτων για την πιο εύκολη, γρήγορη και αντικειμενική ανάλυση των αποτελεσμάτων. Οι αυτοματοποιημένοι κώδικες έχουν αναπτυχθεί σε περιβάλλον MATLAB με τέτοιον τρόπο, ώστε ο χρήστης να εισάγει τις πρωτότυπες εικόνες των φασμάτων που έχουν ληφθεί από το τηλεσκόπιο, μαζί με τα φάσματα βαθμονόμησης και να μπορεί να κάνει κανονικοποίηση, βαθμονόμηση και επεξεργασία των φασμάτων μέχρι το τελικό στάδιο πριν την ανάλυσή τους. Ο κώδικας είναι ευέλικτος στη χρήση φασμάτων σε αρχεία 2D με format .fit/.fts ή ακόμη και σκαναρισμένα φάσματα 1D (φασματοφωτομετρικές καταγραφές) σε ASCII format. Οι κώδικες που έχουν αναπτυχθεί λαμβάνουν πληροφορίες από το HEADER της κάθε εικόνας για το χρόνο έκθεσης, τη θερμοκρασία κ.α. και έτσι η επεξεργασία είναι ανεξάρτητη από το τηλεσκόπιο, τον φασματογράφο, τον παρατηρητή και γενικά τον εξοπλισμό που έχει χρησιμοποιηθεί για τη λήψη των φασμάτων.
Δείγμα φάσματος πριν και μετά την αυτοματοποιημένη επεξεργασία, βαθμονόμηση και κανονικοποίηση, με τη χρήση του κώδικα που έχει φτιαχτεί ειδικά για αυτόν το σκοπό.
Τον Σεπτέμβριο του 2015 κατασκευάστηκε μια νέα μονάδα ελέγχου του αστρικου φασματογράφου (Spectrograph Control System - SCS). Όλοι οι διακόπτες, παροχές ρεύματος καλώδια και συνδέσεις που χρησιμοποιούνται κατά τη φασματοσκοπική παρατήρηση είναι πλέον συγκεντρωμένα σε μια κονσόλα ελέγχου. Επιπροσθέτως, μικρές αλλά ουσιαστικές αλλαγές έγιναν στο σύστημα αυτόματης οδήγησης του τηλεσκοπίου, καθώς η κάμερα του autoguider τοποθετήθηκε πριν από τη σχισμή του φασματογράφου και λαμβάνει σήμα με τη βοήθεια ενός διαχωριστή δέσμης (Beam Splitter - BS). Η αναλογική κάμερα που βλέπει τον υπό μελέτη αστέρα μέσα από τη σχισμή λειτουργεί πλέον με τη βοήθεια ενός περιστρεφόμενου κατόπτρου. Όλες οι παραπάνω λειτουργίες και μετατροπές δοκιμάστηκαν με επιτυχία τον Νοέμβριο του 2015. Έπειτα από τις παραπάνω μετατροπές ο αστρικός φασματογράφος λαμβάνει φάσματα αστέρων με φαινόμενο μέγεθος 9 mag το το τηλεσκόπιο του Πανεπιστημιακού Αστεροσκοπείου Αθηνών (0.4 m f/8) και με διακριτική ικανότητα R=10000 μπορεί να καταγράψει φάσματα με καλό S/N με 30 λεπτά έκθεσης.
Η νέα μονάδα ελέγχου του αστρικού φασματογράφου (Spectrograph Control System - SCS) κατασκευάστηκε τον Σεπτέμβριο του 2015 στις εγκαταστάσεις του Εργαστηρίου Αστρονομίας και Εφαρμοσμένης Οπτικής του Πανεπιστημίου ΑΘηνών. Μια νέα εποχή ξεκινά για την αστρική φασματοσκοπία στο Εργαστήριο του Πανεπιστημιακού Αστεροσκοπείου, εφόσον τα φάσματα λαμβάνονται και επεξεργάζονται πιο γρήγορα και εύκολα.
Συνεργάτες
Οι συνεργάτες-ερευνητές σε προγράμματα που σχετίζονται με τη φασματοσκοπία είναι:
Δημοσιεύσεις
Δημοσιεύσεις και επιστημονικές ανακοινώσεις σε συνέδρια, που έχουν προκύψει από την έρευνα στον τομέα της φασματοσκοπίας είναι: