Автореферат (1103492)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиФролов Павел НиколаевичМетод ахроматическойинтерференционной коронографиис переменным вращательным сдвигомдля исследования спектрови фазовых кривых экзопланетСпециальность:01.04.01 — Приборы и методы экспериментальной физикиАвторефератдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукМосква – 2017Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетномучреждении науки Институте космических исследований Российскойакадемии наук (ИКИ РАН)НаучныйТавров Александр Викторовичруководитель: доктор технических наук, Федеральное государственноебюджетное учреждение науки Институт космическихисследований Российской академии наук (ИКИ РАН)Официальные Шитов Сергей Витальевичоппоненты:доктор физико-математических наук, Федеральноегосударственное бюджетное учреждение науки Институтрадиотехники и электроники им. В. А. КотельниковаРоссийской академии наук (ИРЭ РАН)Ким Ираида Сергеевнакандидат физико-математических наук,Государственный астрономический институт имениП. К. Штернберга Московского государственногоуниверситета имени М. В. Ломоносова (ГАИШ МГУ)Ведущаяорганизация:Федеральное государственное бюджетное учреждениенауки Институт астрономии Российской академии наук(ИНАСАН)Защита диссертации состоится 22 июня 2017 года в 15:00на заседании диссертационного совета Д 501.001.66 на базеМосковского государственного университета имени М. В. Ломоносовапо адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2,Физический факультет МГУ, ауд.

СФА(северная физическая аудитория)С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотекеМГУ имени М. В. Ломоносова и на сайтеphys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-D501-001-66/Автореферат разослан 21.04.2017 годаУчёный секретарьдиссертационного совета Д 501.001.66кандидат физико-математических наукИ. Н. КарташовОбщая характеристика работыАктуальность темыИзучение непосредственной окрестности звёзд, околозвёздныхдисков и внесолнечных планет (экзопланет) является одной из самых молодых, быстро развивающихся, обсуждаемых и публикуемых тем современных астрофизики и сравнительной планетологии.­Одной из ключевых задач является получение прямых изображенийпланет и исследование их спектров.

Наиболее амбициозной цельюявляется обнаружение и изучение землеподобных планет в обитаемой зоне около ближайших звёзд, а также анализ их спектров в поисках особенностей планетных атмосфер или возможных биологических маркеров — признаков существования жизни за пределамиЗемли.К настоящему времени достоверно обнаружено более 3500 внесолнечных планет с момента первых сообщений о возможныхкомпаньонах звёзд планетной природы в 1988 г. Из них лишь 75были обнаружены путём прямого наблюдения. На сегодняшнийдень именно непрямые методы наиболее развиты и статистическиуспешны в обнаружении и исследовании внесолнечных планет. Однако возможности непрямых методов ограничены в силу используемых методик, а получаемые результаты сильно зависят от моделей,применяемых для интерпретации данных.

В то же время исследованный в настоящей диссертационной работе ахроматический интерференционный коронограф с переменным вращательным сдвигом позволит напрямую получить изображения планетных системоколо ближайших звёзд и измерить их спектры.Прямое наблюдение внесолнечных планет в обитаемой зонеоколо ближайших звёзд и их спектральный анализ — это сложнаятехническая задача из-за сочетания одновременно огромного яркостного контраста и малого углового расстояния между планетойи родительской звездой. Кроме того, планета представляет собой1очень тусклый источник света (менее 27-й звёздной величины в случае землеподобной планеты около звезды солнечного типа на удалении в десятки парсек).

Поэтому для успешного решения задачипрямого наблюдения экзопланет сегодня создаются космическиетелескопы, которые планируется оснастить звёздными коронографами для погашения яркого звёздного света в ближайшей окрестности звезды.Предложенный в настоящей работе метод звёздной коронографии принципиально отличается от известных ранее тем, что имеетпрактическую реализацию, улучшает степень погашения звёздногосвета и позволяет оптимизировать оптическую схему коронографапод особенности наблюдательных задач.

Тем самым расширяетсякруг задач, для решения которых возможно применить данный метод, поэтому тема диссертации является важной и востребованной.Цели и задачиОсновной целью настоящей диссертационной работы являетсяисследование метода ахроматической интерференционной коронографии с переменным вращательным сдвигом применительно к задаче прямого наблюдения слабоконтрастных объектов (например,планет или протопланетных дисков) в непосредственной окрестности звёзд.Для достижения целей диссертации были поставлены и решались следующие задачи:1.Исследовать метод ахроматического интерференционнойкоронографии, дополнить его переменным вращательнымсдвигом и определить его применимость для решения задачипогашения протяжённого источника света.2.Построить математическую модель исследуемого коронографа и оценить путём численного расчёта его характеристики по погашению света звёзд для наблюдения ихнепосредственной окрестности (вплоть до нескольких дифракционных радиусов).3.Разработать оптическую схему, реализующую физическийпринцип ахроматического интерференционного коронографа с переменным вращательным сдвигом, на основе интерферометра общего пути (кольцевого).4.Создать прототип коронографа, провести лабораторныеэксперименты по погашению света яркого источника и на2блюдению слабоконтрастных источников в его близкойокрестности, экспериментально проверить результаты теоретического анализа и численного расчёта.5.Исходя из исследованных новых расширенных возможностей метода ахроматической интерференционной коронографии с переменным вращательным сдвигом, проанализировать круг задач и применений разработанного методапомимо задачи получения изображений экзопланет.Положения, выносимые на защиту1.Метод ахроматической интерференционной коронографиис переменным вращательным сдвигом погашает свет звезды,контрастируя изображение слабых источников в ее ближайшей окрестности, и может быть оптимизирован под особенности наблюдательных задач: угловой размер звезды, предполагаемые параметры орбиты планеты, размер телескопа,диапазон длин волн и др.

Достигаемый коронографическийконтраст достаточен для наблюдения планет-гигантов около ближайших звёзд и уменьшает контраст между звездойи землеподобной планетой до величины, укладывающейсяв динамический диапазон современных детекторов.2.Разработанная оптическая схема, представляющая собой модификацию кольцевого интерферометра Саньяка со встроенным вращателем оптического изображения, содержащаядва поляризационных светоделителя, шесть плоских зеркали фазовую пластинку, реализует принцип ахроматическогоинтерференционного коронографа с переменным вращательным сдвигом.3.Фазовая пластинка (как хроматическая, так и ахроматическая) исправляет недостаточное пропускание полезногосветового сигнала коронографа при малых ненулевых углахвращательного сдвига, увеличивает его более чем на порядоки не нарушает эффекта погашения света яркого осевого источника при произвольном угле вращательного сдвига.4.При работе с лабораторным прототипом ахроматическогоинтерференционного коронографа с переменным вращательным сдвигом свет яркого точечного источника (модельзвезды) с непрерывным спектром погашается при любыхуглах вращательного сдвига, при этом слабый источник света3(модель планеты) в близкой окрестности яркого существенно контрастируется.5.

Применение коронографа для наблюдения фазовых кривыхвнесолнечных планет позволяет контрастировать фазовыекривые на фоне света звезды.Научная новизна работыВсе результаты диссертационной работы, представленные к защите, являются новыми.Предложен эффективный метод решения задачи прямого наблюдения слабоконтрастных источников света (например, планет)в непосредственной окрестности звезд с помощью ахроматического интерференционного коронографа с переменным вращательнымсдвигом, выполненным на основе интерферометра общего пути.Предложено использовать метод ахроматической интерференционной коронографии с переменным вращательным сдвигом для наблюдения фазовых кривых внесолнечных планет, что позволит контрастировать их на фоне звезды и тем самым упростит их изучение.Решена проблема недостаточного пропускания коронографапри малых ненулевых углах вращательного сдвига путём внесенияв схему фазовой пластинки, при этом она не изменяет соотношенияфаз между волнами, распространяющимися в разных плечах интерферометра и не нарушает работоспособности метода.Практическая значимости работы,область применения результатовПредложенный и исследованный в работе метод звёздной коронографии применим для прямого наблюдения слабоконтрастных объектов в непосредственной окрестности звёзд в максимальношироком диапазоне длин волн, а также для применения в спеклинтерферометрии и других астрономических задачах в качествеинтерферометра вращательного сдвига.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации