Blokering af stjernelys

Blokering af stjernelys

1. Historie. Bernard Lyot opfandt koronagrafen i 1930 for at studere Solens korona uden en formørkelse; en maske i fokalplanet blokerer skiven, og et "Lyot-stop" fjerner det afbøjede lys (Lyot 1939). SOHO's LASCO-koronagrafer viser den samme idé hver dag (Brueckner et al. 1995). Solscenen ovenfor er en illustration baseret på LASCO, ikke et LASCO-billede.
2. Koronagraffamilier. Amplitudemasker af Lyot-typen, apodiserede pupiller og fasemasker såsom vortex-masken. Nøgletallet er den indre arbejdsvinkel i enheder af λ/D (Mawet et al. 2012). Jorden ved 10 pc står 0,1″ fra sin stjerne: omkring 5,3 λ/D for et 6 m-teleskop ved 550 nm [calc].
3. Adaptiv optik og speckles. Et deformerbart spejl udglatter den turbulente bølgefront hundredvis af gange i sekundet. Tilbage er speckles; vinkeldifferentiel afbildning lader himlen rotere, mens speckles forbliver faste, så de kan trækkes fra (Marois et al. 2006).
4. Starshade. En blomsterformet skærm, der flyves langt foran et teleskop (Cash 2006). Roman Starshade Rendezvous-konceptet: 26 m ved 26.000 km; HabEx: 52 m ved omkring 76.600 km (HabEx Final Report).
5. Nulling-interferometri. To teleskoper kombineret en halv bølge ude af fase udslukker stjernen i en mørk frynse, mens en planet uden for aksen ligger i en lys (Bracewell 1978; LIFE-konceptet, Quanz et al. 2022).

Koronagraffamilier, plan for plan

Hver familie nedenfor er tegnet som fire planer i ét optisk system. Intensiteterne er beregnet, ikke malet: Fraunhofer-optik for et ideelt, monokromatisk teleskop med en fri cirkulær pupil, vist på en logaritmisk skala fra stjernens maksimum ned til en milliontedel. Størrelserne på maske og blænde, apodiseringen og planeternes lysstyrke er illustrative og angivet som sådan.

Illustrationikke målfast; efter Lyot 1939

1. Lyot-koronagraf. En uigennemsigtig skive i fokalplanet blokerer kernen af stjernens billede. Det, den ikke fjerner, er lyset, som dens kant afbøjer, og som den næste linse sender ud til randen af den genafbildede pupil; et Lyot-stop lidt mindre end pupillen opfanger denne rand (Lyot 1939). Med en skive på 4 λ/D reducerer en indsnævring af stoppet fra 150% til 80% af pupillen stjernelyset ved 8 λ/D fra 6,7×10⁻⁵ til 1,8×10⁻⁷ af stjernens maksimum (uden koronagraf: 7,8×10⁻⁵) [beregn.], mens en planet et godt stykke uden for skiven beholder 64% af sit lys, stoppets areal.
2. Apodiseret pupil. I stedet for en maske aftager pupillens transmission mod kanten, så billedet ikke har nogen skarp kant at ringe fra. For A(ρ) = (1 − ρ²)² falder den klareste ring nær 5 λ/D fra 7,8×10⁻⁴ til 1,2×10⁻⁶ af den åbne pupils top [calc], men kun 1/(2n + 1) = 20% af lyset slipper igennem, og kernen er bredere. Rigtige apodisatorer (formede pupiller, prolate- og APLC-design) optimeres numerisk; denne aftagning er illustrativ.
3. Vortex-fasemaske. En gennemsigtig maske, hvis fase snor sig rundt om centrum (e^(2iθ), ladning 2), flytter lyset fra en stjerne på aksen uden for den genafbildede pupil: for en ideel vortex med ladning 2 på en fri cirkulær apertur er feltet dér præcis nul inden for pupillen og (1/ρ)² uden for den [calc], så en blænde lige inden for pupillen fjerner stjernen. Fasemasker er den familie, der virker tættest på stjernen (Mawet et al. 2012); virkelige vortexer efterlader rester fra bølgefrontfejl og stjernens endelige størrelse.
4. Adaptiv optik og ADI. Et deformerbart spejl gør seeing-haloen til en skarp kerne, men kvasistatiske speckles med en bredde på λ/D består. Med instrumentets pupil fastholdt drejer himlen og planeten i løbet af natten, mens speckles bliver liggende; medianen af sekvensen modellerer speckles, og hvert billede minus medianen, drejet tilbage med sin feltrotation og stakket, bevarer planeten (Marois et al. 2006). Billederne på scenen er syntetiske. På himlen når GPI omkring 10⁻⁴ rå kontrast ved 0,4″ på 60 s og mere end ti gange dybere efter en times ADI (Bailey et al. 2016).

Kontraststigen

HR 8799s planeter på lærredet bruger exoplanet.eu's store halvakser og excentriciteter; deres orientering på himlen er illustrativ, og tiden er komprimeret. Kontraster fra forskellige instrumenter er målt ved forskellige separationer, bølgelængder og signifikanser, så trinene er ikke direkte sammenlignelige.

1,216 of the 8,049 planets with a stored distance in exoplanet.eu were found by imaging (the first method listed). Show them on the Galaxy map ›

Rigtige data, med kilde

Peg på et år, eller fokusér diagrammet og brug piletasterne.

Tallene efter år og metode, som tabel ›