Koronagraf - Coronagraph

Bir Coronagraph bir olan teleskopik bir direk ışığı engellemek için tasarlanmış eki yıldızı aksi yıldızın parlak gizli olacak - bu yakınlardaki nesneler böylece parlamayı - çözülebilir. Çoğu koronagraf , Güneş'in koronasını görüntülemeye yöneliktir , ancak yeni bir kavramsal olarak benzer araçlar sınıfı ( bunları güneş koronagraflarından ayırt etmek için yıldız koronagrafları olarak adlandırılır ), yakındaki yıldızların etrafındaki ekstrasolar gezegenleri ve yıldız çevresindeki diskleri ve ayrıca gezegendeki ev sahibi gökadaları bulmak için kullanılmaktadır . kuasarlar ve aktif galaktik çekirdekli diğer benzer nesneler ( AGN ).

Güneş'in koronograf görüntüsü

Buluş

Koronagraf, 1931'de Fransız astronom Bernard Lyot tarafından tanıtıldı ; O zamandan beri, birçok güneş gözlemevinde koronagraflar kullanılmıştır . Dünya atmosferi içinde çalışan koronograflar , esas olarak üst atmosferdeki güneş ışığının Rayleigh saçılması nedeniyle , gökyüzünün kendisinde dağınık ışıktan muzdariptir . Güneş'e yakın görüş açılarında gökyüzü, açık ve kuru günlerde yüksek irtifalarda bile arka plandaki koronadan çok daha parlaktır. Gibi Toprak tabanlı coronagraphs, Yüksek İrtifa Rasathanesi 'nin Mark IV Coronagraph üstünde Mauna Loa , kullanım kutuplaşma korona görüntüden gökyüzü parlaklığını ayırt etmek: Her iki koronal ışık ve gök parlaklığı dağılmış güneş ışığı ve benzeri spektral özelliklere sahip ancak koronal ışık Thomson tarafından hemen hemen dik açıyla saçılır ve bu nedenle saçılma polarizasyonuna uğrarken , Güneş'e yakın gökyüzünden gelen ışık sadece bir bakış açısıyla saçılır ve bu nedenle neredeyse polarize olmaz.

Tasarım

Wendelstein Gözlemevinde Coronagraph

Koronagraf aletleri, başıboş ışık reddi ve hassas fotometrinin uç örnekleridir, çünkü güneş koronasından gelen toplam parlaklık, Güneş'in parlaklığının milyonda birinden daha azdır. Görünen yüzey parlaklığı daha da sönük çünkü daha az toplam ışık vermenin yanı sıra korona, Güneş'in kendisinden çok daha büyük bir görünür boyuta sahip.

Tam güneş tutulması sırasında , Ay bir kapatıcı disk görevi görür ve tutulma yolundaki herhangi bir kamera, tutulma bitene kadar bir taçograf olarak çalıştırılabilir. Daha yaygın olanı, gökyüzünün opak bir nokta içeren bir ara odak düzlemi üzerinde görüntülendiği bir düzenlemedir ; bu odak düzlemi bir detektörde yeniden görüntüleniyor. Diğer bir düzenleme ise gökyüzünü küçük bir deliği olan bir aynaya yansıtmaktır: istenen ışık yansıtılır ve sonunda yeniden görüntülenir, ancak yıldızdan gelen istenmeyen ışık delikten geçer ve dedektöre ulaşmaz. Her iki durumda da, cihaz tasarımı , son dedektöre mümkün olduğunca az istenmeyen ışığın ulaştığından emin olmak için saçılma ve kırınım hesaba katılmalıdır . Lyot'un temel icadı, Lyot stopları olarak bilinen stoplu lensler ve kırınımla saçılan ışığın emilebileceği stoplara ve bölmelere odaklandığı, faydalı bir görüntü için gerekli olan ışığın ise onları kaçırdığı bölmelere sahip bir lens düzenlemesiydi .

Örnek olarak, Hubble Uzay Teleskobu üzerindeki görüntüleme araçları koronagrafik yetenek sunar.

bant sınırlı koronagraf

Bir sınırlı bantlı Coronagraph maskesi özel bir tür olarak adlandırılan kullandığı bant sınırlı maskesi . Bu maske ışığı engellemek ve ayrıca ışığın kaldırılmasından kaynaklanan kırınım etkilerini yönetmek için tasarlanmıştır. Bant sınırlı koronagraf, iptal edilen Karasal Gezegen Bulucu koronagrafı için temel tasarım olarak hizmet etti. Bant sınırlı maskeler, James Webb Uzay Teleskobu'nda da mevcut olacak .

Faz maskeli koronograf

Bir faz-maskeli koronagraf (dört kadranlı faz-maskeli koronograf olarak adlandırılır), bloke etmek için basit bir opak disk yerine, kendi kendine zarar veren bir girişim oluşturmak için yıldız ışığının fazını değiştirmek için şeffaf bir maske kullanır. o.

Optik girdap koronagrafı

Ana madde: Girdap koronagrafı

Bir optik girdap koronagrafı, faz kaymasının merkez çevresinde azimut olarak değiştiği bir faz maskesi kullanır. Birkaç çeşit optik girdap koronagrafı mevcuttur:

Bu, güneş dışındaki yıldızlarla çalışır, çünkü onlar çok uzaktadır, bu amaç için, ışıkları uzamsal olarak tutarlı bir düzlem dalgadır. Girişim kullanan koronagraf, ışığı teleskopun merkez ekseni boyunca maskeler, ancak eksen dışı nesnelerden gelen ışığın geçmesine izin verir.

Uydu tabanlı koronograflar

İçinde Coronagraphs uzaydan çok daha etkili zeminde bulunan eğer aynı enstrümanlar olacağından daha vardır. Bunun nedeni, atmosferik saçılımın tamamen yokluğunun, karasal bir koronografta bulunan en büyük kamaşma kaynağını ortadan kaldırmasıdır. Gibi birçok uzay görevleri NASA - ESA 'nın SOHO ve NASA'nın Spartan, Güneş Maksimum Misyon ve Skylab Güneştacında dış ulaşır incelemek için coronagraphs kullandık. Hubble Uzay Teleskobu (HST) kullanılarak coronagraphy gerçekleştirebilir Yakın Kızılötesi Kamera ve Çoklu Nesne Spektrometre (NICMOS) ve bu yeteneğe sahip planları vardır James Webb Uzay Teleskobu (kendi Yakın Kızılötesi Kamera kullanarak (JWST) NIRCam ) ve Orta Kızılötesi Enstrüman (MIRI).

LASCO gibi uzay tabanlı koronagraflar , gökyüzü parlaklığı probleminden kaçınırken , uzay uçuşunun katı boyut ve ağırlık gereksinimleri altında başıboş ışık yönetiminde tasarım zorluklarıyla karşılaşıyorlar. Herhangi bir keskin kenar (bir örtücü diskin kenarı veya optik açıklığın kenarı gibi) , gelen ışığın kenar çevresinde Fresnel kırınımına neden olur , bu da bir uyduda istenecek daha küçük cihazların kaçınılmaz olarak daha büyük olanlardan daha fazla ışık sızdırması anlamına gelir. LASCO C-3 koronagrafı, bu sızıntıyı azaltmak için hem harici bir okülter (cihazın üzerine gölge düşürür) hem de dahili bir okülter (dış okülter etrafında Fresnel tarafından kırınıma uğrayan başıboş ışığı bloke eder) ve karmaşık bir perde sistemi kullanır. Enstrümanın iç yüzeylerinden saçılan başıboş ışığı ortadan kaldırır.

güneş dışı gezegenler

Koronagraf, yakın zamanda yakındaki yıldızların etrafındaki gezegenleri bulmanın zorlu görevine uyarlanmıştır. Yıldız ve güneş taçografileri kavram olarak benzer olsa da, örtülecek nesnenin lineer görünen boyutunda bir milyon kat farklı olduğu için pratikte oldukça farklıdırlar. (Güneş'in görünen boyutu yaklaşık 1900 ark saniyesi iken, tipik bir yakındaki yıldızın görünen boyutu 0,0005 ve 0,002 ark saniyesi olabilir.) Dünya benzeri ötegezegen tespiti 10 − 10 kontrast gerektirir . Böyle bir kontrastı elde etmek için aşırı optotermal kararlılık gerekir .

İptal edilen Terrestrial Planet Finder görevinde uçuş için bir yıldız koronagraf konsepti üzerinde çalışıldı . Yer tabanlı teleskoplarda, yakındaki yıldızların etrafındaki gezegenleri aramak için bir yıldız koronagrafı uyarlanabilir optiklerle birleştirilebilir .

Kasım 2008'de NASA, yakındaki yıldız Fomalhaut'un yörüngesinde dolanan bir gezegenin doğrudan gözlemlendiğini duyurdu . 2004 ve 2006 yıllarında Hubble'ın Advanced Camera for Surveys koronagrafı tarafından çekilen görüntülerde gezegen net bir şekilde görülebiliyordu. Yıldızın nerede olacağını göstermek için parlak bir nokta eklenmiş olsa da, koronagraf maskesinin gizlediği karanlık alan görüntülerde görülebiliyor. olmuştur.

Hale teleskobunun 1.5 m'lik bir kısmında bir vektör girdap koronagrafı kullanılarak HR8799 yıldızı etrafındaki ötegezegenlerin doğrudan görüntüsü

2010 yılına kadar, teleskoplar yalnızca istisnai durumlarda dış gezegenleri doğrudan görüntüleyebiliyordu . Spesifik olarak, gezegen özellikle büyük olduğunda ( Jüpiter'den oldukça büyük ), ana yıldızından geniş ölçüde ayrıldığında ve yoğun kızılötesi radyasyon yaydığı için sıcak olduğunda görüntü elde etmek daha kolaydır . Bununla birlikte, 2010 yılında NASA'nın Jet Propulsion Laboratuvarı'ndan bir ekip , bir vektör girdap koronagrafının küçük teleskopların doğrudan gezegenleri görüntülemesini sağlayabileceğini gösterdi. Bunu, daha önce görüntülenen HR 8799 gezegenlerini sadece birHale Teleskobu'nun 1.5 m'lik kısmı .

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar