雖然主动光学系统可以保证望远镜的主镜面始终保持最佳形状 ， 但地球大气扰动仍然会造成图像失真 ， 即使是在最佳天文观测地点获得的图像也不例外 ， 例如欧洲南方天文台VLT所在的智利帕瑞纳 。大气扰动使夜空中的星星像是在眨眼睛 ， 诗人眼中的这番诗意景象 ， 对天文学家来说则很恼人 ， 因为它造成了宇宙图像的细节丢失 。在太空中进行观测可以避免这种大气扰动带来的模糊效应 ， 但太空望远镜与地面设施相比费用过高 ， 尺寸和观测范围都受到限制 。
在这种情况下 ， 天文学家转而运用一种叫作自适应光学的技术 。复杂的可变形镜面由电脑控制 ， 根据地球大气扰动造成的偏差进行实时调整 ， 使获取的图像几乎与在太空中拍摄的一样清晰 。与其他地面观测手段相比 ， 自适应光学系统经过校正 ， 可以用来观测亮度很低的天体 ， 并且能够获得更多细节 。
通过自适应光学系统观测时 ， 必须有一个和观测对象亮度相近的对照天体 ， 用来衡量地面大气造成的模糊效应 ， 以对望远镜镜面形状进行相应调整 。因为夜空中并不是随处可见合适的对照天体 ， 天文学家只能通过向高空大气层发射高频激光束来模拟天体发光 。因为这些激光导星 ， 现在几乎整个天空都可以运用自适应光学系统进行观测了 。
自1989年起 ， 欧洲南方天文台在自适应光学系统和激光导星技术方面做出了开拓性贡献 。VLT的激光导星设施是南半球第一个此类导星系统 ， 帕瑞纳天文台拥有当今世界上最先进、数量最多的自适应光学系统 。
目前 ， 欧洲南方天文台的自适应光学设施已经取得了一流的科学研究成果 ， 其中包括对一颗高亮度恒星附近的行星进行观测 ， 以及银河系中心黑洞的主要特征研究 。
目前 ， 可以被同时应用于VLT和ELT的新一代自适应光学系统正在研发当中 。这些技术包括同时使用多个激光导星以及高级自适应光学设备 ， 例如SPHERE行星搜索仪 。此外 ， ELT将采用革命性的39米口径主镜面 ， 为了完成这项挑战 ， 一些相应的高级系统也正在研发当中 。

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