Войти
A коронограф - это телескопическая насадка, предназначенная для блокировки прямого света от звезды так что близлежащие объекты, которые в противном случае были бы скрыты в ярком блике звезды, могли быть разрешены. Большинство коронографов предназначены для просмотра короны Солнца, но новый класс концептуально схожих инструментов (называемых звездными коронографами, чтобы отличить их от солнечных коронографов) используется для поиска внесолнечные планеты и околозвездные диски вокруг ближайших звезд, а также родительские галактики в квазарах и других подобных объектах с активными ядрами галактик (AGN ).
Коронографическое изображение Солнца Коронограф был представлен в 1931 году французским астрономом Бернаром Лёт ; с тех пор коронографы использовались во многих солнечных обсерваториях. Коронографы, работающие в атмосфере Земли, страдают от рассеянного света в самом небе, в основном из-за рэлеевского рассеяния солнечного света в верхних слоях атмосферы. Под углами обзора, близкими к Солнцу, небо намного ярче, чем фоновая корона, даже на больших высотах в ясные сухие дни. В наземных коронографах, таких как высокогорная обсерватория на вершине Мауна-Лоа, используется поляризация, чтобы отличить яркость неба от изображения короны: как корональный свет, так и яркость неба рассеиваются солнечным светом и имеют аналогичные спектральные свойства, но корональный свет рассеивается по Томсону почти под прямым углом и, следовательно, подвергается поляризации рассеяния, в то время как наложенный свет с неба около Солнца рассеивается только под углом скольжения и, следовательно, остается почти неполяризованным.
Коронограф в Обсерватории Вендельштейна Инструменты коронографа - крайние примеры подавления рассеянного света и точной фотометрии, поскольку общая яркость от солнечная корона составляет менее одной миллионной яркости Солнца. Кажущаяся поверхностная яркость еще слабее, потому что корона не только дает меньше общего света, но и имеет гораздо больший видимый размер, чем само Солнце.
Во время полного солнечного затмения, Луна действует как закрывающий диск, и любая камера на пути затмения может работать как коронограф, пока затмение не закончится. Более распространенной является конфигурация, в которой небо отображается на промежуточной фокальной плоскости, содержащей непрозрачное пятно; эта фокальная плоскость повторно отображается на детекторе. Другой способ - отобразить небо на зеркале с небольшим отверстием: желаемый свет отражается и в конечном итоге воспроизводится заново, но нежелательный свет от звезды проходит через отверстие и не достигает детектора. В любом случае, конструкция прибора должна учитывать рассеяние и дифракцию, чтобы гарантировать, что как можно меньше нежелательного света достигнет конечного детектора. Ключевым изобретением Лио было устройство линз с упорами, известное как упоры Лио, и перегородки, при которых свет, рассеянный за счет дифракции, фокусировался на упорах и перегородках, где он мог поглощаться, в то время как свет необходим для полезного использования. изображение пропустило их.
Например, инструменты для получения изображений на космическом телескопе Хаббла предлагают возможности коронографии.
Коронограф с ограниченной полосой пропускания использует специальный вид маски, называемый маской с ограниченной полосой пропускания. Эта маска предназначена для блокировки света, а также для управления эффектами дифракции, вызванными удалением света. Коронограф с ограниченным диапазоном частот послужил основой для отмененного коронографа Terrestrial Planet Finder. Маски с ограниченной полосой пропускания также будут доступны на космическом телескопе Джеймса Уэбба.
коронографе с фазовой маской (например, так называемом коронографе с четырехквадрантной фазовой маской) использует прозрачную маску для сдвига фазы звездного света, чтобы создать саморазрушающую интерференцию, а не простой непрозрачный диск для ее блокировки.
оптический вихревой коронограф использует фазовую маску, в которой фазовый сдвиг изменяется азимутально вокруг центра. Существует несколько разновидностей оптических вихревых коронографов:
. Это работает со звездами, отличными от Солнца, поскольку они находятся так далеко, что их свет для этой цели является пространственно когерентной плоскостью. волна. Коронограф с использованием интерференции маскирует свет вдоль центральной оси телескопа, но пропускает свет от объектов вне оси.
Коронографы в космическом пространстве намного более эффективны, чем те же инструменты, если бы они были расположены на земле. Это связано с тем, что полное отсутствие атмосферного рассеяния устраняет самый большой источник яркого света, присутствующий на земном коронографе. Несколько космических миссий, таких как НАСА - ЕКА SOHO и НАСА SPARTAN, Solar Maximum Mission и Skylab использовали коронографы для изучения внешних границ солнечной короны. Космический телескоп Хаббл (HST) может выполнять коронографию с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона и многообъектного спектрометра (NICMOS), и есть планы использовать эту возможность на Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), использующий свою камеру ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam ) и инструмент среднего инфракрасного диапазона (MIRI).
В то время как космические коронографы, такие как LASCO, избегают проблемы яркости неба, они сталкиваются с проблемами проектирования в управлении рассеянным светом в соответствии со строгими требованиями к размеру и весу космических полетов. Любой острый край (например, край затеняющего диска или оптической апертуры) вызывает дифракцию Френеля падающего света вокруг края, что означает, что меньшие инструменты, которые можно было бы использовать на спутнике, неизбежно пропускают больше света, чем побольше бы. Коронограф LASCO C-3 использует как внешний затвор (который отбрасывает тень на инструмент), так и внутренний затвор (который блокирует рассеянный свет, дифрагированный по Френелю вокруг внешнего затенения), чтобы уменьшить эту утечку, а также сложную систему перегородок для исключить рассеяние паразитного света внутренними поверхностями самого инструмента.
Коронограф недавно был адаптирован для решения сложной задачи поиска планет вокруг ближайших звезд. Хотя звездные и солнечные коронографы схожи по концепции, на практике они сильно различаются, потому что скрываемый объект отличается в миллион раз по линейному видимому размеру. (Видимый размер Солнца составляет около 1900 угловых секунд, в то время как типичная ближайшая звезда может иметь видимый размер 0,0005 и 0,002 угловых секунды.) Для обнаружения экзопланет земного типа требуется 10 контрастов. Для достижения такого контраста требуется предельная оптотермическая стабильность.
. Концепция звездного коронографа была изучена для полета в рамках отмененной миссии Terrestrial Planet Finder. На наземных телескопах звездный коронограф можно комбинировать с адаптивной оптикой для поиска планет вокруг ближайших звезд.
В ноябре 2008 года НАСА объявило, что планета наблюдалась непосредственно на орбите близлежащих звезд. звезда Фомальгаут. Планета была четко видна на изображениях, сделанных коронографом Advanced Camera for Surveys Хаббла в 2004 и 2006 годах. На изображениях видна темная область, скрытая маской коронографа, хотя была добавлена яркая точка, чтобы показать, где будет находиться звезда. Был.
Прямое изображение экзопланет вокруг звезды HR8799 с помощью векторного вихревого коронографа на 1,5-метровой части телескопа Hale Вверх до 2010 года телескопы могли только напрямую получать изображения экзопланет в исключительных обстоятельствах. В частности, легче получить изображения, когда планета особенно велика (значительно больше Юпитера ), широко удалена от своей родительской звезды и горячая, так что она излучает интенсивное инфракрасное излучение. Однако в 2010 году команда из НАСА Лаборатория реактивного движения продемонстрировала, что векторный вихревой коронограф может позволить маленьким телескопам напрямую получать изображения планет. Они сделали это путем получения изображений планет HR 8799, которые были ранее отображены, с помощью всего 1,5 м участка телескопа Хейла.
