Диссертация (1103493), страница 17
Текст из файла (страница 17)
В ряде работ [25, 26], где былвыполнен численный анализ модельных фазовых кривых внесолнечных планет,приводятся необходимые спектральные разрешения, составляющие около 150 нм вИК диапазоне (начиная с 2 мкм), для исследования основных параметроватмосферы планеты: наличии атмосферы, температура, давление, толщина,химический состав. В других источниках [8], которые описывают возможнуюклассификацию экзопланет на основе спектров низкого разрешения (например, 3канала на видимый диапазон, т.е.
спектральное разрешение около 125 нм) планетСолнечной системы, показано, что даже такой малоинформативный спектр, вкотором различим только цвет планеты, можно использовать для классификациинаблюдаемых экзопланет и дополнить информацию об их основных параметрах. Вусловиях необходимого спектрального разрешения порядка десятков нанометров ввидимом диапазоне требуемое время накопления света составляет порядкадесятков часов с телескопом метрового класса. Также спектральный анализ можнопроводить не в широком диапазоне, а в наборе узких спектральных полос, вкоторых могут существовать спектральные особенности (например, сильные линиипоглощения/испускания газов, если предполагается или необходимо установитьналичие атмосферы на планете), что позволит сократить время накопления света отпланеты.5.5 Проекты по применению звездных коронографов5.5.1 Российские космические телескопыНа сегодняшний день в России предложены и разрабатываются несколькопроектов космических телескопов, в составе научных приборов которыхпланируются звездные коронографы, – “Планетный мониторинг”, “Звездныйпатруль” и другие.“Планетныйпредполагаемыммониторинг”рабочимпредставляетспектральнымсобой60-смдиапазономтелескоп,300…1700снм,устанавливаемый на внешней платформе МКС, и предназначенный, в первую116очередь, для долговременного наблюдения объектов Солнечной системы – планет,комет и астероидов.
Дополнительная программа наблюдений телескопа посвященазвездной и внегалактической астрономии. В частности, запланирована отработкаметодики наблюдения внесолнечных планет, кратных звезд, протопланетныхдисков и других слабоконтрастных объектов с помощью звездного коронографа.“Звездный патруль” – это проект космического телескопа метрового класса(0.6…1.5) по внеосевой оптической схеме для видимого и ближнего инфракрасногодиапазонов на автоматическом аппарате, предназначенный для поиска инаблюдения внесолнечных планет, а также для наблюдения объектов Солнечнойсистемы – планет, их спутников, комет и астероидов. В части поиска и изученияэкзопланет около ближайших звезд телескоп предполагается оснастить одним илинесколькими звездными коронографами различных типов, а также современнымисистемами стабилизации, наведения и прецизионной адаптивной оптики.Также рассматривается возможность установки звездного коронографа накосмический телескоп “Спектр-УФ”.5.5.2 Зарубежные космические телескопыЗарубежные проекты космических телескопов, нацеленные среди прочего ина поиск и исследование экзопланет, были описаны в части 1.3.
Это третийтелескоп проекта PICTURE, а также телескопы JWST и WFIRST.Несмотрянаинтерференционнымиточтопервыекоронографами,двевмиссиисоставеPICTUREнаучныхоснащалисьинструментовперечисленных выше проектов планируются только два типа коронографов:модификации коронографа Лио с фазовыми масками (4QPM, EOPM, VVC, см.часть 1.4) либо коронографы с аподизацией входного зрачка (shaped pupil, см. часть1.4). Выбор обусловлен тем, что эти типы коронографов появились раньше и внастоящее время лучше прочих изучены в техническом отношении.1175.6 Выводы по главеЗвездный коронограф представляет собой оптический инструмент, которыйрешает задачу погашения яркого точечного источника света для наблюдения егоблизкой окрестности и исследования в ней слабоконтрастных объектов иособенностей.
Таким образом, помимо поиска и изучения внесолнечных планеткоронограф может применяться для наблюдения и исследования целого рядаобъектов, расположенных как в нашей галактике, так и за ее пределами. Кромеэтого, даже в той ситуации, когда звездный коронограф не позволяет увидетьэкзопланеты, он может использоваться для контрастирования их фазовых кривых.Рассмотренный в настоящей работе ахроматический интерференционныйкоронограф с переменным вращательным сдвигом представляет собой кольцевой(общего пути) интерферометр вращательного сдвига, что позволяет использоватьего для решения различных оптических задач после внесения необходимыхмодификаций,например,вкачествезначительнонесбалансированногоинтерферометра для исправления волнового фронта.При решении астрономической задачи поиска и изучения внесолнечныхпланет или иных объектов звездный коронограф используется совместно синструментом,анализирующимспектрсобираемогосвета.Особенностинаблюдения планет в окрестности звезд, а именно низкая интенсивность и большаязашумленность полезного сигнала, накладывают значительные ограничения наспектральный анализ, делая возможным на сегодняшний день лишь получениеспектров низкого разрешения – порядка 10 спектральных каналов на видимыйдиапазон.В настоящее время коронографы достаточно широко и успешно применяютсяв экспериментах по наблюдению и исследованию экзопланет на наземныхтелескопах совместно с самыми передовыми и совершенными системамиадаптивной оптики для компенсации влияния земной атмосферы.
В ближайшеедесятилетие ожидается запуск нескольких космических телескопов видимого и ИКдиапазонов, оснащенных звездными коронографами.118ВЫВОДЫВ диссертационной работе получены следующие основные результаты:1. Метод ахроматической интерференционной коронографии с переменнымвращательным сдвигом погашает звездный свет на 1-2 порядка эффективнее прималых ненулевых углах вращения 5°…45°, чем это позволяет классическийахроматическийвращательныминтерференционныйсдвигомна180°.коронографАбсолютныесфиксированнымзначениядостигаемогокоронографического контраста (5…9 порядков) позволяют визуализировать воптическом и ближнем инфракрасном диапазонах экзопланеты-гигантыблизнеца нашей Солнечной системы, наблюдаемого с расстояния около 10парсек с помощью телескопа диаметром от 1 метра.
К тому же это даетвозможность значительно уменьшить контраст между аналогом Солнца и экзоЗемлей до величины, укладывающейся в динамический диапазон современныхдетекторов (3 порядка). Кроме того, исследованный в диссертации коронографможет быть легко оптимизирован в зависимости от стоящих перед нимнаблюдательныхзадачиихособенностей:угловойразмерзвезды,предполагаемые параметры орбиты планеты или характерные размерыпротопланетного диска, диапазон длин волн, размер телескопа, параметры еговходной апертуры и др.2. Разработанаоптическаясхема,реализующаяметодахроматическойинтерференционной коронографии с переменным вращательным сдвигом.Схема представляет собой нуль-интерферометр общего пути (модификациюкольцевогоинтерферометраСаньяка),содержитдваполяризационныхсветоделителя, шесть плоских зеркал и фазовую пластинку.
На основеоптической схемы был создан лабораторный прототип коронографа.3. Фазовая пластинка в схеме исправляет недостаточное пропускание полезногосветового сигнала коронографа при малых ненулевых углах вращательногосдвига. Пропускание увеличивается более, чем на порядок, с долей процента до10…20%, в зависимости от используемых оптических элементов.
При этом119фазовая пластинка не нарушает эффекта погашения света яркого осевогоисточника (звезды).4. Экспериментыслабораторнымпрототипомахроматическогоинтерференционного коронографа с переменным вращательным сдвигомпродемонстрировали применимость метода для решения задачи наблюденияслабоконтрастных источников в близкой окрестности звезды.
Был погашен светот яркого точечного источника (модели звезды) с непрерывным спектром приразличных углах вращательного сдвига, так что на его фоне стал существенноконтрастным и видимым свет от слабого источника (модели планеты).5. Предложенный и исследованный в работе метод звездной коронографиивозможно и целесообразно применять для наблюдения фазовых кривыхнапрямую ненаблюдаемых планет, что позволяет уменьшить контраст междуфазовой кривой и звездой на величину 5…9 порядков в широком диапазоне длинволн.120СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Campbell B., Walker G.A.H., Young S. A search for substellar companions tosolar-type stars // Astrophysical Journal, Vol. 331, 1988.
pp. 902-921.2. Latham D.W., Stefanik R.P., Mazeh T., Mayor M., Burki G. The unseencompanion of HD114762: a probable brown dwarf // Nature, Vol. 339, 1989. pp.38-40.3. Wolszczan A. Confirmation of Earth-Mass Planets Orbiting the MillisecondPulsar PSR B1257 + 12 // Science, Vol. 264, No. 5158, 1994. pp. 538-542.4. Mayor M., Queloz D.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
