Диссертация (1103493)
Текст из файла
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космическихисследований Российской академии наук (ИКИ РАН)На правах рукописиФролов Павел НиколаевичМЕТОД АХРОМАТИЧЕСКОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙКОРОНОГРАФИИ С ПЕРЕМЕННЫМ ВРАЩАТЕЛЬНЫМ СДВИГОМ ДЛЯИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРОВ И ФАЗОВЫХ КРИВЫХ ЭКЗОПЛАНЕТСпециальность 01.04.01 – Приборы и методы экспериментальной физикиДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степени кандидата физико-математических наукНаучный руководительд.т.н.
Тавров Александр ВикторовичМосква – 2017ОГЛАВЛЕНИЕВведение ........................................................................................................................... 5Актуальность темы ...................................................................................................... 5Цели и задачи................................................................................................................ 6Положения, выносимые на защиту ............................................................................ 7Научная новизна работы ............................................................................................. 8Практическая значимости работы, область применения результатов ...................
8Достоверность полученных результатов и апробация результатов работы .......... 9Публикации и личный вклад автора ........................................................................ 10Структура и объем работы ........................................................................................
101 Методы и инструменты для обнаружения и исследования внесолнечных планет......................................................................................................................................... 111.1 Краткая статистика открытий экзопланет ......................................................... 111.2 Непрямые методы поиска экзопланет................................................................ 111.2.1 Метод измерения лучевых скоростей ..........................................................
111.2.2 Метод транзитов ............................................................................................ 131.2.3 Тайминги ......................................................................................................... 171.2.4 Гравитационное микролинзирование .......................................................... 191.2.5 Астрометрия ................................................................................................... 201.3 Метод прямого наблюдения экзопланет ............................................................
211.4 Инструменты для прямого наблюдения экзопланет ........................................ 261.4.1 Основные типы звездных коронографов ..................................................... 261.4.2 Солнечный коронограф Лио ......................................................................... 281.4.3 Модификации солнечного коронографа для звездной коронографии ..... 291.4.4 Нуль-интерферометры для звездной коронографии .................................. 321.4.5 Интерферометры вращательного сдвига для звездной коронографии .... 351.4.6 Ахроматический интерференционный коронограф ...................................
361.4.7 Симметричные интерферометры вращательного сдвига иусовершенствование ахроматического интерференционного коронографа .... 391.4.8 Проблема значительной фоновой засветки рассеянным звездным светоми пути решения ........................................................................................................ 421.5 Выводы по главе 1................................................................................................ 4722 Формирование коронографического изображения в ахроматическоминтерференционном коронографе с переменным вращательным сдвигом ............ 502.1 Принцип работы ................................................................................................... 502.2 Изображение точечного источника ....................................................................
512.3 Пропускание света планеты ................................................................................ 572.4 Остаточный звездный свет и увеличение эффективности погашения звезды...................................................................................................................................... 632.5 Коронографическое изображение звезды и планеты ....................................... 652.6 Оценка величины коронографического контраста, его зависимость от углавращательного сдвига, возможности оптимизации коронографа под условиянаблюдательной задачи ............................................................................................. 712.8 Выводы по главе 2................................................................................................
753 Разработка оптической схемы ахроматического интерференционногокоронографа с переменным вращательным сдвигом ................................................ 773.1 Оптическая схема ................................................................................................. 773.2 Алгоритм расчета поляризации .......................................................................... 783.3 Результаты расчета поляризации........................................................................
823.4 Особенности работы коронографа при малых углах вращательного сдвига,увеличение эффективности погашения света звезды, решение проблемы малогопропускания света планеты....................................................................................... 853.5 Оценка рабочего спектрального диапазона ...................................................... 863.6 Выводы по главе 3................................................................................................ 884 Экспериментальная проверка оптической схемы ахроматическогоинтерференционного коронографа с переменным вращательным сдвигом ...........
904.1 Описание схемы лабораторного эксперимента ................................................ 904.2 Демонстрация эффекта погашения яркого источника света и наблюдение вего окрестности слабых источников света .............................................................. 924.3 Экспериментальная проверка увеличения пропускания при малых углахвращательного сдвига .............................................................................................. 1004.4 Выводы по главе 4.............................................................................................. 1025 Применение результатов работы и дальнейшее развитие ................................... 1045.1 Применение звездного коронографа ................................................................
1045.2 Возможность наблюдения фазовых кривых с помощью коронографа ........ 1045.2.1 Фазовые кривые ........................................................................................... 1045.2.2 Наблюдение фазовых кривых с помощью коронографа ......................... 10735.3 Несбалансированный интерферометр для исправления волнового фронта 1135.4 Особенности спектрального анализа коронографических изображений..... 1155.5 Проекты по применению звездных коронографов ......................................... 1165.5.1 Российские космические телескопы ..........................................................
1165.5.2 Зарубежные космические телескопы ......................................................... 1175.6 Выводы по главе................................................................................................. 118Выводы .........................................................................................................................
119Список литературы ..................................................................................................... 1214ВВЕДЕНИЕАктуальность темыИзучение непосредственной окрестности звезд, околозвездных дисков ивнесолнечных планет (экзопланет) является одной из самых молодых, быстроразвивающихся, обсуждаемых и публикуемых тем современных астрофизики исравнительной планетологии. Одной из ключевых задач является получениепрямых изображений планет и исследование их спектров. Наиболее амбициознойцелью является обнаружение и изучение землеподобных планет в обитаемой зонеоколо ближайших звезд, а также анализ их спектров в поисках особенностейпланетных атмосфер или возможных биологических маркеров – признаковсуществования жизни за пределами Земли.К настоящему времени достоверно обнаружено более 3500 внесолнечныхпланет с момента первых сообщений о возможных компаньонах звезд планетнойприроды в 1988 году. Из них лишь 75 были обнаружены путем прямогонаблюдения.
На сегодняшний день именно непрямые методы наиболее развиты истатистически успешны в обнаружении и исследовании внесолнечных планет.Однако возможности непрямых методов ограничены в силу используемыхметодик, а получаемые результаты сильно зависят от моделей, применяемых дляинтерпретацииданных.Втожевремяисследованныйвнастоящейдиссертационной работе ахроматический интерференционный коронограф спеременным вращательным сдвигом позволит напрямую получить изображенияпланетных систем около ближайших звезд и измерить их спектры.Прямое наблюдение внесолнечных планет в обитаемой зоне околоближайших звезд и их спектральный анализ – это сложная техническая задача изза сочетания одновременно огромного яркостного контраста и малого угловогорасстояния между планетой и родительской звездой.
Кроме того, планетапредставляет собой очень тусклый источник света (менее 27-ой звездной величиныв случае землеподобной планеты около звезды солнечного типа на удалении вдесятки парсек). Поэтому для успешного решения задачи прямого наблюдения5экзопланет сегодня создаются космические телескопы, которые планируетсяоснастить звездными коронографами для погашения яркого звездного света вближайшей окрестности звезды.Предложенныйвнастоящейработеметодзвезднойкоронографиипринципиально отличается от известных ранее тем, что имеет практическуюреализацию, улучшает степень погашения звездного света и позволяетоптимизировать оптическую схему коронографа под особенности наблюдательныхзадач.
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
