大视场巡天望远镜探测器响应与滤光片优化分析.pdf

第卷第期 天 文 学 报 年月 大视场巡天望远镜探测器响应与滤光片优 化分析 12 1 1 1 1 1 1 师冬冬 郑宪忠 赵海斌 娄铮 王海仁 钱元 刘伟 姚大志1 中国科学院紫金山天文台南京 中国科学技术大学天文与空间科学学院合肥 摘要 大视场巡天望远镜是采用主焦式光学设计、米口径、具备强大巡天 能力的望远镜 可以开展大规模图像巡天 用于刻画银河系和近邻宇宙的组成和结构、普 查太阳系天体和外部构成、开展时域天文监测等科学研究工作 结合大视场巡天望远镜 光学系统的透过率、西藏阿里站址的大气透过率和冒纳凯阿台址的天光发射谱 比较不 同量子响应曲线、读出噪声和不同曝光时间情况下 不同类型天体在、、、、 和波段的能谱响应 分析各个波段测光信噪比 优化确定响应曲线和用于太阳系天 体巡天的白光滤光片 设计 分析结果显示 蓝敏对探测超新星等高能爆发暂现源 有优势 但在 波段效率降低 从而降低这些波段的巡天探测灵敏度 光学宽带响应 曲线兼顾蓝端和红端能谱响应 在相同观测时间内 可以实现比蓝敏更高的巡天灵 敏度 采用宽带响应曲线 结合估算的系统光学成像效率及站址的天光和消 光 计算给出了巡天观测对太阳系天体恒星光谱、河外星系 、类 星体、型和型超新星类型天体的探测灵敏度 通过调节滤光片的带宽和中心波长 可 以实现对不同类型天体的能谱响应信噪比最大化 综合比较 确定 滤光片的优化设计波 长范围为 最后 计算给出了各波段长期巡天图像数据叠加的探测灵敏度随 曝光时间的变化曲线 关键词 大视场巡天 滤光片 数据分析 信噪比 中图分类号 文献标识码 引言 技术进步促进天文设备观测能力和手段的不断提升, 进而推动天文观测研究 的发展. 在过去二十年间, 不同规模的光学巡天观测计划陆续开展, 如Sloan Digital 收到原稿 收到修改稿 国家重点研发计划和自然科学基金项目资助 天 文 学 报 卷 Sky Survey (SDSS)[1], Hyper-SuprimeCam (HSC) Legacy Survey[2], Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS) 3 Survey[3]等, 提供了丰富的 巡天数据, 大大促进了多个领域天文研究的进展. 与此同时，科学研究的拓展和突破也 提出新的观测需求, 推动研发新一代具备强大巡天能力的大视场望远镜，用于获取大规 模高质量、高灵敏度和高时频(cadence)的图像观测数据, 开展时域天文新前沿在内的多 领域科学研究. 建设中的Large Synoptic Survey Telescope (LSST)是一台8.4米口径、视场直径3.5度 的大型综合巡天望远镜, 计划开展南天球2万平方度天区面积的 六个波段的巡天 观测, 每三天巡测一遍, 以暗物质和暗能量、太阳系天体、时域天文和银河系研究为核 [4] 心科学目标 . 预研中的大视场巡天望远镜(WFST: Wide Field Survey Telescope), 是 一台2.5米口径的主焦式望远镜, 具备3度直径大视场、高成像质量、9亿像素探测器、通 光力达39.3, 是仅次于LSST 的专用光学图像巡天设备. 这一设备拟开展北天球2万平方