Автореферат (1103492), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Отношение интенсивностей планетного светак фоновому звёздному свету увеличивается на величину достигаемого коронографического контраста (рис. 9). Однако коронограф влияет не только на абсолютную величину наблюдаемого отношениясветовых потоков планеты и звезды, но и изменяет форму кривой.Это предъявляет дополнительные требования к восстановлению фазовой кривой по наблюдательным данным.абРисунок 9 — Сравнение фазовой кривой системы Солнце-Юпитер, наблюдаемой без использования коронографа и с ним.
Расстояние наблюдения10 пк, наклонение орбиты π/4, длина волны 1 мкм, диаметр телескопа 1 м,угол вращательного сдвига 10°: а — фазовая кривая системы Солнце-Юпитер; б — наблюдаемая фазовая криваяРассмотренный в настоящей работе ахроматический интерференционный коронограф с переменным вращательным сдвигомпредставляет собой кольцевой (общего пути) нуль-интерферометрсо встроенным вращателем оптического изображения. Это позволяет использовать его для решения различных оптических задач,помимо задачи прямого наблюдения окрестностей звёзд.
Например, было исследовано его применение в качестве существенно несбалансированного по амплитуде интерферометра для исправления волнового фронта собираемого телескопом света, что описанов п. 5.3.При решении прикладной астрономической задачи поискаи изучения внесолнечных планет или иных объектов звёздный ко16ронограф используется совместно с инструментом, анализирующимспектр собираемого света.
В п. 5.4 описаны проблемы, связанныес наблюдением планет в окрестности звёзд. А именно низкая интенсивность и большая зашумлённость полезного сигнала, которыенакладывают значительные ограничения на спектральный анализ,делая возможным на сегодняшний день лишь получение спектровнизкого разрешения — порядка 10…100 спектральных каналов навидимый диапазон.В п. 5.5 описаны планируемые и разрабатываемые проекты космических телескопов, которые нацелены, в том числе, на поиск экзопланет с помощью звёздных коронографов. В настоящее времякоронографы достаточно широко и успешно применяются в экспериментах по наблюдению и исследованию экзопланет на наземных телескопах совместно с самыми передовыми и совершеннымисистемами адаптивной оптики для компенсации влияния земнойатмосферы.
В ближайшее десятилетие ожидается запуск нескольких космических телескопов видимого и инфракрасного диапазонов, оснащённых звёздными коронографами: зарубежные — PICTURE‑C [12], James Webb Space Telescope, WFIRST-AFTA [13];отечественные — «Спектр-УФ», «Планетный мониторинг», «Звёздный Патруль».В выводах обобщены и перечислены основные результаты диссертационной работы.Основные результаты работы1.Метод ахроматической интерференционной коронографиис переменным вращательным сдвигом погашает звёздныйсвет на 1-2 порядка эффективнее при малых ненулевых углахвращения 5…45°, чем это позволяет классический ахроматический интерференционный коронограф с фиксированнымвращательным сдвигом на 180°.
Абсолютные значения достигаемого коронографического контраста (5…9 порядков)позволяют визуализировать в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах экзопланеты-гиганты близнеца нашей Солнечной системы, наблюдаемого с расстояния около10 пк с помощью телескопа диаметром от 1 м. К тому же этодаёт возможность значительно уменьшить контраст междуаналогом Солнца и экзо-Землёй до величины, укладывающейся в динамический диапазон современных детекторов17(3 порядка). Кроме того, исследованный в диссертации коронограф может быть легко оптимизирован в зависимостиот стоящих перед ним наблюдательных задач и их особенностей: угловой размер звезды, предполагаемые параметрыорбиты планеты или характерные размеры протопланетногодиска, диапазон длин волн, размер телескопа, параметры еговходной апертуры и др.2.Разработана оптическая схема, реализующая метод ахроматической интерференционной коронографии с переменнымвращательным сдвигом.
Схема представляет собой нульинтерферометр общего пути (модификацию кольцевого интерферометра Саньяка), содержит два поляризационныхсветоделителя, шесть плоских зеркал и фазовую пластинку.На основе оптической схемы был создан лабораторный прототип коронографа.3.Фазовая пластинка в схеме исправляет недостаточное пропускание полезного светового сигнала коронографа прималых ненулевых углах вращательного сдвига. Пропускание увеличивается более чем на порядок, с долей процентадо 10…20 %, в зависимости от используемых оптических элементов.
При этом фазовая пластинка не нарушает эффектапогашения света яркого осевого источника (звезды).4. Эксперименты с лабораторным прототипом ахроматического интерференционного коронографа с переменным вращательным сдвигом продемонстрировали применимостьметода для решения задачи наблюдения слабоконтрастныхисточников в близкой окрестности звезды. Был погашен светот яркого точечного источника (модели звезды) с непрерывным спектром при различных углах вращательного сдвига,так что на его фоне стал существенно контрастным и видимым свет от слабого источника (модели планеты).5.Предложенный и исследованный в работе метод звёзднойкоронографии возможно и целесообразно применять длянаблюдения фазовых кривых напрямую ненаблюдаемыхпланет, что позволяет уменьшить контраст между фазовойкривой и звездой на величину 5…9 порядков в широком диапазоне длин волн.18Список основных публикацийОсновные результаты по теме диссертации изложены в следующих публикациях в журналах из перечня ВАК (входящих в Web ofScience).1.
Tavrov A., Korablev O., Ksanfomaliti L., Rodin A., Frolov P.,Nishikawa J., Tamura M., Kurokawa T., Takeda M. Common-path achromatic rotational-shearing coronagraph // Optics Letters.2011. V. 36. Iss. 11. P. 1972–1974. doi: 10.1364/OL.36.001972.2. Фролов П. Н., Ахметов И. И., Шкурский Б. Б., Гвоздовский И. В., Киселев А. В., Кораблёв О. И., Тавров А. В. Ахроматический интерференционный коронограф с переменнымвращательным сдвигом для исследования внесолнечныхпланет // Астроном. вестн.
2013. Т. 47. № 6. С. 518–527. doi:10.7868/S0320930X13060029.3. Ахметов И. И., Фролов П. Н., Шкурский Б. Б., Ринкевичюс Б. С., Киселев А. В., Тавров А. В. Ахроматический3d-интерферометр для контроля и анализа качества волнового фронта // Измерит. техника. 2013. № 8. С. 28–30.4. Фролов П. Н., Ананьева В. И., Ксанфомалити Л. В., Тавров А. В.Наблюдение фазовых кривых экзопланет с помощью звездного коронографа // Астроном. вестн. 2015.
Т. 49. № 6.С. 448–458. doi: 10.7868/S0320930X15050047.5. Frolov P., Shashkova I., Bezymyannikova Yu., Kiselev A., Tavrov A.Achromatic interfero-coronagraph with variable rotational shear:reducing of star leakage effect, white light nulling with lab prototype // J. Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems.2016.
V. 2. Iss. 1. id. 011002. doi: 10.1117/1.JATIS.2.1.011002.6. Shashkova I., Shkursky B., Frolov P., Bezymyannikova Yu.,Kiselev A., Nishikawa J., Tavrov A. Extremely unbalanced interferometer for precise wavefront control in stellar coronagraphy // J.Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems. 2016. V. 2.Iss. 1. id. 011011. doi: 10.1117/1.JATIS.2.1.011011.19Список цитируемой литературы1. Энциклопедия внесолнечных планет (The Extrasolar PlanetsEncyclopaedia): [сайт]. URL: http://exoplanet.eu/2.
База данных по экзопланетам (Exoplanet Orbit Database &Exoplanet Data Explorer): [сайт]. URL: http://exoplanets.org/3. Perryman M. The Exoplanet Handbook. Cambridge UniversityPress, 2011. 424 p.4. Exoplanets / Ed. Seager S. University of Arizona Press, 2010.500 p.5. Lyon R. G., Clampin M. Space telescope sensitivity and controls forexoplanet imaging // Optical Engineering.
2012. V. 51. No. 3. 16 p.6. Rabbia Y., Gay J., Rivet J. P. The Achromatic Interfero Coronagraph (Le Coronographe Interférentiel Achromatique) // ComptesRendus Physique. 2007. V. 8. No. 3-4. P. 385–395.7. Aime C., Ricort G., Carlotti A., Rabbia Y., Gay J. ARC: an Achromatic Rotation-shearing Coronagraph // Astronomy and Astrophysics. 2010. V. 517. Article Number A55. 10 p.8. Madhusudhan N., Burrows A. Analytic Models for Albedos, PhaseCurves, and Polarization of Reflected Light from Exoplanets// The Astrophysical J.
2012. V. 747. No. 1. 16 p.9. Борн М., Вольф Е. Основы оптики. 2-е изд. М.: Наука, 1973.720 с.10.Tavrov A. V., Kobayashi Y., Tanaka Y., Shioda T., Otani Y., Kurokawa T., Takeda M. Common-path achromatic interferometer–coronagraph: nulling of polychromatic light // Optics Letters. 2005.V. 30. No. 17. P. 2224–2226.11.Tavrov A. V., Miyamoto Y., Kawabata T., Takeda M., Andreev V. A.Generalized algorithm for the unified analysis and simultaneousevaluation of geometrical spin-redirection phase and Pancharatnam phase in a complex interferometric system // J. Optical Society of America A.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
