Российские ученые придумали способ улучшить «зрение» телескопов

Опубликовано 2016-03-31

Малый внезатменный коронограф системы Лио, Кисловодская горная астрономическая станция (Wikimedia Commons)

Ученые из МФТИ придумали оптическую технологию, позволяющую улучшить качество прямых наблюдений экзопланет, по размерам сопоставимых с Землей. Работа исследователей опубликована в журнале Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems.

Прямое наблюдение экзопланет на данный момент представляет собой довольно сложную задачу. Проблема заключается в том, что планеты являются довольно слабыми источниками света по сравнению со звездами, вокруг которых они вращаются. В 2010 году ученые из лаборатории реактивного движения NASA предложили использовать звездный коронограф — телескоп, который обычно позволяет наблюдать солнечную корону вне затмений, — для непосредственного получения фотографий экзопланет.

Для улучшения работы звездных коронографов группа под руководством Александра Таврова использовала идею существенно несбалансированного интерферометра (Extremely Unbalanced Interferometer, EUI). Принцип действия интерферометра можно объяснить следующим образом: пучок электромагнитного излучения при помощи некоторого устройства пространственно разделяется на два или большее количество когерентных (согласованных во времени) пучков. Эти пучки проходят различные оптические пути, а затем сводятся вместе. Сложение волн, обладающих приблизительно одинаковой интенсивностью, позволяет получать астрономам четкие и контрастные изображения.

Однако в отличие от классического интерферометра, предложенный отечественными учеными интерферометр «складывает» волны не равной, а значительно отличающейся интенсивности. В EUI свет делится на два луча —сильный и слабый — амплитуды которых относятся примерно как 1:10. Слабый луч пропускают через систему адаптивной оптики, которая состоит из зеркал, способных менять форму, после чего лучи снова сводятся вместе и интерферируют друг с другом. При этом слабый луч уменьшает искажения формы волнового фронта и вклад спеклов.

Принцип работы EUI. AO — адаптивная оптика, DM — деформируемые зеркала

Inna Shashkova et al / Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems, 2016

Метод управления волновым фронтом с помощью интерферометра с общим направлением. M — плоскости зеркал, DM — деформируемые зеркала, BS — разделитель луча

Inna Shashkova et al / Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems, 2016

«На пути света к коронографу мы поставили другое оптическое устройство — несбалансированный интерферометр. Если говорить по-простому, он исправляет изображение, полученное от звезды и вращающейся вокруг нее экзопланеты, после чего на коронографе мы можем хорошо отличить свечение отдельно взятой планеты от света звезды», — сообщает Александр Тавров. При помощи компьютерного моделирования ученые рассчитали, что их метод позволяет получить изображения с коэффициентом контрастности до 10^-9. На данный момент исследователи планируют начать работу над лабораторным прототипом.

Кристина Уласович

Источник https://sdelanounas.ru/blogs/76014/