上海天文台2017年天文夏令营讲座报告天文光干涉技术及其应用.PDF

上海天文台2017年天文夏令营讲座 天文光干涉技术及其应用 陈欣扬 2017-07-15 上海天文台光干涉实验室 /gxsys/ 1 Outline • 引言：天文观测为什么需要光干涉？ • 天文光干涉的发展概述 • 我们的研究进展 上海天文台光干涉实验室 /gxsys/ 2 Example ：老化恒星环绕的尘埃盘（2016） • Jacques Kluska, team member from the University of Exeter, United Kingdom, explains: “By combining light from several telescopes of the Very Large Telescope Interferometer, we obtained an image of stunning sharpness — equivalent to what a telescope with a diameter of 150 metres would see. The resolution is so high that, for comparison, we could determine the size and shape of a one euro coin seen from a distance of two thousand kilometres.” 上海天文台光干涉实验室 /gxsys/ 3 天文观测：追求更高的分辨力 • 早期天文观测靠人眼 分辨力有限，～1角分 集光能力有限，仅能观测到6等星 曝光时间有限：1/24秒 波段有限，400～700纳米可见光 上海天文台光干涉实验室 /gxsys/ 4 天文观测与光学望远镜 • 1609年，伽利略发明了第一架应用于天文观测的4.2厘米口径折射式 望远镜（分辨率约为10～20角秒），发现了木星的卫星、月球环形山 等。 • 1668年，牛顿发明了第一架2.5厘米口径反射式望远镜。 • 1789年，威廉 ·赫歇尔研制出1.22米口径反射式望远镜，发现了土星 和天王星的卫星，进行了双星的巡天观测。 • 1888年～1895年，美国克拉克父子先后研制出91厘米和101厘米口径 折射式望远镜，成为世界上最大的折射式望远镜的冠亚军，记录一直 保持至今。 • 1915年，亚当斯利用美国威尔逊山1.53米口径反射式望远镜，发现白 矮星光谱；1919年，哈勃利用2.54米口径反射式望远镜（Hooker）， 发现河外星系；1948年，5.08米口径反射式望远镜（Hale），拍摄到 暗至23等的暗弱天体。 上海天文台光干涉实验室 /gxsys/ 5 天文观测与光学望远镜 上海天文台光干涉实验室 /gxsys/ 6 单口径大镜面望远镜 望远镜衍射极限：∆ = 1.22/  为了探测更暗弱的天体，同时提高天体的分 辨力，需要口径更大的天文望远镜。  大口径望远镜面临技术瓶颈：  镜面自重、温度变化和风力引起的变形 （主动光学技术、轻质量镜面技术）  镜面太大，加工精度难以保证 （拼接镜面技术）  大气湍流扰动使大口径望远镜分辨力严重下降