南京天光所成像观测取得进展
- 2015/2/2 16:37:33 5042
- 来源：国家天文台南京天文光学技术研究所
该研究工作受到国家自然科学基金委重大（地区）合作研究项目资助（资助号：11220101001，中方项目负责人朱永田研究员，美方项目负责人任德清教授）。利用前期科研经费，项目组购买了ApachePoint天文台AstrophysicalResearchConsortium(ARC)3.5米望远镜的2个晚上的观测时间。由南京天光所和CSUN组成的“系外行星成像及Ex-AO”联合研究团队，将自主研发的科研装备，再次实现与大型望远镜平台的对接观测。其中，该EX-AO系统作为客座仪器由国内预先运至APO天文台，项目组研究人员利用有限的时间，快速完成了Ex-AO系统的搭建、调试，并终顺利地与3.5米望远镜的耐焦接口完成对接。
项目组选择了具有不同星等的恒星作为观测目标（可见光波段视星等-1至8等），验证了该Ex-AO系统对不同星等恒星都能够提供优良的像质（当夜平均视宁度为1.2”~1.4”，风速为5～13m/s）。此处，以恒星alphaTau和kapGem为例，给出了当夜的观测结果。此次观测采用了短时间曝光和长时间曝光两种模式。短曝光下拍摄的alphaTau校正前后的对比视频如下所示，Ex-AO系统能够稳定提供接近衍射极限成像的校正，目标星的能量经校正后，明显集中于艾利斑区域内。
KapGem的观测结果为长曝光拍摄，该目标星等V=3.57，具有一颗暗弱伴星，经自适应光学初步校正并利用项目组近期提出的独特的IRS（ImageRotation Subtraction,Renetal.ApJ2012）图像处理算法，终处理后的图像如下图上所示，图下为成像对比度与角距离曲线，这是课题组在实测中获得接近10-5的对比度，证明了该套仪器具备开展系外行星成像科学观测的能力。
本次Ex-AO系统是继2014年在欧南台的NTT3.5米望远镜上实验之后，再次在3～4米级望远镜上获得成功观测。相比8～10米级大望远镜，3～4米级望远镜能提供更充足的观测时间，是开展系外行星成像观测的理想平台，但目前大多数该级别的望远镜尚未配备有效工作的自适应光学系统，这极大限制了望远镜的科学利用价值。因此该套Ex-AO系统的实测也吸引了APO天文台众多同行的关注，揭示了大量高分辨成像需求的科学观测可以借助该套仪器，在3.5米望远镜平台上完成。
目前，该Ex-AO系统仍采用了97单元可变形镜，但校正精度已经提升至48阶（泽尼克系数），校正频率为1000Hz，搭配科学级H波段红外相机记录焦面图像。课题组下一步计划将可变形镜升级为277单元，更充分匹配3.5米望远镜口径，预计可以校正至100阶像差。基于升级后的系统，课题组将正式开展系外行星成像的科学观测。届时，该Ex-AO系统还能作为通用的自适应光学系统，为其他高分辨成像等相关研究服务。
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