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新的望远镜附件允许基于空间的清晰度的系外行星的基于地球的观测

2019-08-02

新的望远镜附件允许基于空间的清晰度的系外行星的基于地球的观测

Hale Telescope
位于加利福尼亚Palomar天文台的Hale望远镜已经安装了光束整形漫射器,其图像几乎与使用太空望远镜获得的图像相当。 照片:Palomar天文台/加州理工学院

一般来说,当涉及到天文学,特别是太阳系以外的行星观测时,由于地球周围的大气层,天基望远镜与地面相比具有很大的优势。 这层主要是气体(和一些灰尘)散射,反射或吸收大量从外部撞击它的光,降低了望远镜在行星表面接收到的光输入强度。

由宾夕法尼亚州立大学的研究人员领导的天文学家团队已经找到了一种方法,可以使地球望远镜观测与使用绕地球运行的望远镜所做的观测几乎相同。 他们在星期四的一份声明中说,他们设计了一种地面望远镜的附件,可以“产生与太空中最高质量的光度观测相匹敌的光强度测量值”。

“低成本”附件被称为光束成形漫射器,看起来像一个小圆盘玻璃。 但它不是普通的玻璃; 该声明说,漫射器是“精心构造的微光学器件,可以将入射光散布在图像上 - 能够最大限度地减少地球大气层的扭曲,从而降低地面观测的精度”。

Diffuser 在左侧,使用光束整形漫射器将来自激光指示器的光成形为宽而稳定的输出。 精心设计的图案精确地模制成塑料聚合物或直接模制到玻璃基板中,在漫射器的表面上形成微结构(插图)。 右侧是安装在Apache Point天文台ARC 3.5m望远镜上的扩散器。 照片:左:RPC Photonics; 右:Gudmundur Stefansson

Diffuser 在左侧,使用光束整形漫射器将来自激光指示器的光成形为宽而稳定的输出。 精心设计的图案精确地模制成塑料聚合物或直接模制到玻璃基板中,在漫射器的表面上形成微结构(插图)。 右侧是安装在Apache Point天文台ARC 3.5m望远镜上的扩散器。 照片:左:RPC Photonics; 右:Gudmundur Stefansson

新附件允许地面望远镜做的重要事情之一是研究系外行星穿越各自恒星的面部。 目前,聚焦望远镜产生的图像尺寸和强度各不相同。 另一种常规方法 - 有意散焦以散布光线 - 产生更好的光度精度,但尺寸和强度继续波动。

“这种廉价的技术可以提供高度的光度精确度,可以观察到系外行星在它们运行的​​过程中 - 穿过它们所环绕的明亮恒星。 考虑到即将于2018年初即将发射NASA的过境系外行星测量卫星,这项技术尤为重要。由地面设施可以快速可靠地跟踪TESS确定的候选行星,“Gudmundur Stefansson,研究生在宾夕法尼亚州立大学,并在详细阐述了关于这一主题的论文的主要作者。

对于制造扩散器的纳米制造工艺,天文学家与纽约罗彻斯特的RPC Photonics合作。

宾夕法尼亚州天文学和天体物理学副教授, 的作者Suvrath Mahadevan简要介绍了这一过程:“精心设计的表面图案精确地写在玻璃表面的塑料聚合物上或直接蚀刻在玻璃本身上。 该模式由精确的微尺度结构组成,旨在将来自恒星的不同光输入模拟成预定义的宽广稳定的输出形状,分布在望远镜相机的许多像素上。

漫射器在三台望远镜上进行了测试 - 加利福尼亚Palomar天文台的Hale望远镜,宾夕法尼亚州Davey Lab天文台的0.6米望远镜和新墨西哥州Apache Point天文台的ARC 3.5米望远镜。 在尺寸,形状和强度方面,发现漫射图像比聚焦或散焦图像更一致和稳定。

漫射器也可以在光学波长之外工作,因此可以广泛应用于系外行星。 “我们可以用它们来精确测量外星球世界穿越它们的恒星的时间,这将有助于我们测量它们的质量和成分,甚至在它们的系统中找到新的行星; 我们可以用它们来研究巨行星大气层的温度结构,“宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学副教授,该论文的作者Jason Wright在声明中说。

该论文于周四在线发表在“天体物理学杂志”上,题为“从地面开始使用光束成形漫射器实现类似空间的光度精度”。


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责任编辑:岳咻丿