코로나그래프

Coronagraph
태양의 코로나그래프 이미지

코로나그래프는 별로부터의 직접적인 빛을 차단하기 위해 고안된 망원경의 부속품이다. 그렇지 않으면 별의 밝은 빛에 가려져 있을 근처의 물체들이 분해될 수 있다.대부분의 코로나 그래프는 태양의 코로나를 보기 위한 것이지만, 개념적으로 유사한 새로운 종류의 기구들(태양 코로나 그래프와 구별하기 위해 스타 코로나 그래프라고 함)은 퀘이사와 다른 활동적인 g를 가진 은하를 숙주하는 것뿐만 아니라 근처 별 주변의 외계 행성과 별주위 원반을 찾기 위해 사용되고 있다.알랙시 핵(AGN)

발명.

코로나그래프는 1931년 프랑스 천문학자 베르나르 리오에 의해 소개되었다; 그 이후로, 코로나그래프는 많은 태양 관측소에서 사용되었다.지구 대기권 내에서 작동하는 코로나그래프는 주로 대기권 상층부에 있는 햇빛의 레일리 산란 때문에 하늘에서 산란된 빛에 시달린다.태양에 가까운 시야각에서는 맑고 건조한 날에는 고도가 높은 곳에서도 하늘은 배경 코로나보다 훨씬 밝습니다.마우나로아 위에 있는 고고도 천문대의 Mark IV 코로나그래프와 같은 지상 기반 코로나그래프는 편광을 사용하여 코로나의 이미지와 하늘 밝기를 구별합니다. 코로나 빛과 하늘 밝기는 모두 산란된 햇빛이며 스펙트럼 특성이 유사하지만, 코로나 빛은 거의 직각으로 톰슨 산란됩니다.따라서 e는 태양 근처의 하늘에서 중첩된 빛은 반짝이는 각도로만 산란되어 거의 분극되지 않은 상태로 남아 있는 반면 산란 편광을 겪는다.

설계.

웬델슈타인 천문대의 코로나그래프

코로나그래프 기구는 태양 코로나로부터의 총 밝기가 태양의 100만분의 1 미만이기 때문에 유광 제거와 정밀 측광의 극단적인 예이다.표면 밝기는 더 희미합니다. 왜냐하면, 총광량이 적을 뿐만 아니라 코로나도 태양 자체보다 훨씬 더 큰 외관 크기를 가지고 있기 때문입니다.

개기일식 동안 달은 원반 역할을 하며 일식이 끝날 때까지 일식 경로에 있는 모든 카메라는 코로나그래프로 작동될 수 있다.보다 일반적인 방법은 하늘이 불투명한 지점을 포함하는 중간 초점 평면에 촬영되는 배치이다. 이 초점 평면은 검출기에 다시 촬영된다.또 다른 방법은 작은 구멍이 있는 거울에 하늘을 촬영하는 것입니다. 원하는 빛이 반사되어 최종적으로 다시 촬영되지만 별에서 나오는 원치 않는 빛은 구멍을 통과하여 검출기에 도달하지 않습니다.어느 쪽이든 기기 설계는 산란과 회절을 고려해야 하며, 최종 검출기에 도달하는 불필요한 빛이 최대한 적도록 해야 한다.리엇의 주요 발명품은 리엇 스톱으로 알려진 스톱이 있는 렌즈로, 회절에 의해 산란된 빛이 흡수될 수 있는 스톱과 배플에 집중되는 반면 유용한 이미지를 위해 필요한 빛은 그것들을 [1]놓치는 것이었다.

예를 들어, 허블 우주 망원경과 제임스 웹 우주 망원경의 영상 기기는 코로나그래프 기능을 제공합니다.

대역 제한 코로나그래프

밴드 제한형 코로나그래프는 밴드 제한형 [2]마스크라고 불리는 특별한 종류의 마스크를 사용한다.이 마스크는 빛을 차단하고 빛의 제거로 인한 회절 효과도 관리하도록 설계되었습니다.대역 제한형 코로나 그래프는 취소된 지구형 행성 찾기 코로나 그래프의 기준 설계 역할을 했습니다.밴드 제한 마스크는 제임스 웹 우주 망원경에서도 사용할 수 있게 될 것이다.

위상 마스크 코로나그래프

위상 마스크 코로나그래프(이른바 4 사분원 위상 마스크 코로나그래프)는 항성광을 차단하는 단순한 불투명한 원반이 아닌 자기 파괴적 간섭을 만들기 위해 투명 마스크를 사용하여 항성광의 위상을 이동합니다.

광학 소용돌이 코로나그래프

주요 기사:볼텍스 코로나그래프

광학 소용돌이 코로나그래프는 위상 편이가 중심을 중심으로 방위 방향으로 변화하는 위상 마스크를 사용합니다.다음과 같은 다양한 광학 소용돌이 코로나 그래프가 있습니다.

  • 용융 실리카와 [3][4]같은 유전체 재료에 직접 식각된 위상 램프를 기반으로 한 스칼라 광학 소용돌이 코로나그래프.
  • 벡터(ial) 소용돌이 코로나그래프는 광자의 편광 각도를 회전시키는 마스크를 사용하며, 이 회전 각도를 램프하는 것은 위상 편이를 램프하는 것과 같은 효과를 가진다.이러한 종류의 마스크는 액정 폴리머(3D TV와 동일한 기술)와 마이크로 구조 표면(3D 전자 산업의 마이크로 제작 기술 사용)에 이르기까지 다양한 기술로 합성할 수 있습니다.액정 고분자로 만들어진 벡터 보텍스 코로나그래프는 현재 팔로마 천문대의 200인치 헤일 망원경에 사용되고 있다.그것은 최근 외계 행성을 촬영하기 위해 적응 광학으로 작동되었다.

이것은 태양 이외의 별에 작용합니다.왜냐하면 별들의 빛은 이 목적을 위해 공간적으로 일관된 평면파이기 때문입니다.간섭을 사용하는 코로나그래프는 망원경의 중심축을 따라 빛을 마스크하지만 축 외 물체에서 나오는 빛은 통과시킵니다.

위성 기반 코로나그래프

외계의 코로나 그래프는 지상에 있는 경우 동일한 기기에 비해 훨씬 효과적입니다.이는 대기 산란이 완전히 없기 때문에 지상 코로나그래프에 존재하는 가장 큰 섬광원이 제거되기 때문이다.NASA-ESA의 SOHO와 NASA의 SPARTAN, Solar Maximum Mission, 그리고 Skylab과 같은 몇몇 우주 임무들은 태양 코로나 바깥 범위를 연구하기 위해 코로나그래프를 사용했다.허블우주망원경(HST)은 근적외선 카메라와 다중물체분광계(NICMOS)[5]를 이용해, 제임스 웹우주망원경(JWST)은 근적외선 카메라(NIRCam)와 중적외선기기를 이용해 코로나그래프를 촬영할 수 있다.

LASCO와 같은 우주 기반 코로나그래프는 하늘 밝기 문제를 피하지만, 우주 비행의 엄격한 크기와 무게 요건 하에서 유광 관리에서 설계상의 문제에 직면한다.날카로운 가장자리(오컬팅 디스크의 가장자리나 광학 구멍 등)는 가장자리 주변의 들어오는 빛의 프레넬 회절을 일으킵니다.이는 인공위성에 있는 작은 기기가 더 큰 기기보다 불가피하게 더 많은 빛을 누출한다는 것을 의미합니다.LASCO C-3 코로나그래프는 외부 간섭기(기기에 그림자를 드리우는)와 내부 간섭기(외부 간섭기 주변에서 프레넬 회절되는 부유광을 차단하는)를 모두 사용하여 누출을 줄이고, 기기 내부 표면에서 산란되는 부유광을 제거하는 복잡한 배플 시스템을 사용합니다.f.

외계 행성

코로나그래프는 최근 별 주변의 행성을 찾는 도전적인 작업에 적용되었다.항성 및 태양 코로나그래프는 개념은 비슷하지만, 엄폐될 물체의 선형 겉보기 크기가 100만 배 차이가 나기 때문에 실제로는 상당히 다릅니다.(태양의 겉보기 크기는 약 1900초이지만, 일반적인 근처의 별은 겉보기 크기가 0.0005초와 0.002초일 수 있습니다.지구와 같은 외계행성을 탐지하려면 [6]10개의 대비가 필요합니다−10.이러한 대조를 이루려면 극도의 광열 안정성이 필요합니다.

취소된 지구형 행성탐사선 임무를 위해 별의 코로나그래프 개념이 연구되었다.지상 망원경에서, 별의 코로나그래프는 근처 [7]별 주변의 행성을 찾기 위해 적응 광학 장치와 결합될 수 있습니다.

2008년 11월, NASA는 근처 별 포말하우트 주위를 도는 행성이 직접 관측되었다고 발표했다.이 행성은 2004년과 2006년 [8]허블 망원경의 고급 조사용 카메라의 코로나그래프가 촬영한 이미지에서 선명하게 볼 수 있었다.별이 어디에 있었을지 보여주기 위해 밝은 점이 추가되었지만, 코로나그래프 마스크에 의해 숨겨진 어두운 영역을 영상에서 볼 수 있습니다.

Hale 망원경 1.5m 부분의 벡터 보텍스 코로나그래프를 사용하여 HR8799 주위를 도는 외계행성의 직접 이미지

2010년까지 망원경은 예외적인 상황에서만 외계행성을 직접 촬영할 수 있었다.구체적으로, 행성이 특히 크고(목성보다 상당히 크다), 모항성과 멀리 떨어져 있고, 뜨겁기 때문에 강렬한 적외선을 방출할 때 이미지를 얻는 것이 더 쉽다.하지만 2010년 NASA 제트추진연구소 팀은 벡터 보텍스 코로나그래프가 작은 망원경이 [9]행성을 직접 촬영할 수 있다는 것을 증명했다.그들은 헤일 망원경의 1.5m 부분만을 사용하여 이전에 촬영된 HR 8799 행성들을 촬영함으로써 이것을 했다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "SPARTAN 201-3: Coronagraphs". umbra.nascom.nasa.gov. Retrieved 2020-03-30.
  2. ^ Kuchner and Traub (2002). "A Coronagraph with a Band-limited Mask for Finding Terrestrial Planets". The Astrophysical Journal. 570 (2): 900–908. arXiv:astro-ph/0203455. Bibcode:2002ApJ...570..900K. doi:10.1086/339625.
  3. ^ Foo, Gregory; Palacios, David M.; Swartzlander, Grover A. Jr. (December 15, 2005). "Optical vortex coronagraph" (PDF). Optics Letters. 30 (24): 3308–3310. doi:10.1364/OL.30.003308. PMID 16389814.
  4. ^ 2006-09-03년 웨이백 머신에 보관된 광학 소용돌이 코로나 그래프
  5. ^ "NICMOS". STScI.edu. Retrieved 2020-03-30.
  6. ^ Brooks, Thomas; Stahl, H. P.; Arnold, William R. (2015-09-23). Kahan, Mark A; Levine-West, Marie B (eds.). "Advanced Mirror Technology Development (AMTD) thermal trade studies". Optical Modeling and Performance Predictions VII. SPIE. 9577: 957703. doi:10.1117/12.2188371. hdl:2060/20150019495.
  7. ^ "Gemini Observatory Board Goes Forward with Extreme Adaptive Optics Coronagraph". www.adaptiveoptics.org. Retrieved 2020-03-30.
  8. ^ "NASA - Hubble Directly Observes a Planet Orbiting Another Star". www.nasa.gov. Retrieved 2020-03-30.
  9. ^ Andrea Thompson (2010-04-14). "New method could image Earth-like planets". msnbc.com. Retrieved 2020-03-30.

외부 링크