ADI方法直接观察系外行星 - 它是如何工作的

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[从翻译] 也许,当涉及到寻找系外行星想象一个人寻找到一个巨大的望远镜的目镜很多。遗憾的是它不工作。即使对于最现代的望远镜观察外行星 - 一个困难的任务,因为行星本身的尺寸小,而且其辐射是非常难以从恒星辐射区分开来。要做到这一点,使用了一些有趣的方法,其中之一 - ADI(角微分成像) - 而本文将要讨论 I>


简介
其中面向现代天文学中最艰难的挑战 - 拍摄行星的太阳系外围绕其他恒星运转。在这个任务的复杂性,可以比较发现,远离观察者苍蝇围绕一个300瓦的聚光灯下了几公里的萤火虫 - 为了区分辐射源接近对方,你将不仅需要镜子的大口径,同时也是最先进的光学可以补偿所造成的地球大气中的扭曲。但是,即使你将有机会获得最先进的光学望远镜,你会得到的图像会是这个样子:

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这里是星GJ 758它是由以1,6mkm一个波长的原始图像,因此,颜色是假 - 从黑色到红色的变化仅示出亮度的变化。在中心黑点 - 这个区域是如此明亮,准确地故障设备的当前设置衡量自己的价值。最后,将白色的光 - 在当前情况下,因为望远镜所谓妊娠纹引入一个衍射失真 - 持有望远镜的副镜结构元件

各地GJ 758旋转两位候选人的系外行星的称号,但要分清他们在这个图像是不可能的,因为一个巨大的光环完全“堵塞”的光。对于这些物体的检测必须是​​不如恒星的光线可能“干净”的形象 - 但如何从地球和衍射变形的光分辨星光?要做到这一点,我们首先要了解为什么会出现扭曲的。

扭曲
失真的最明显的来源,形成围绕恒星卤素,这是地球的大气中。他们在望远镜的镜前到达星通过的光被扭曲。另外,由于大气总是在运动,这些扭曲是不恒定的,而是可变的,并且非常迅速地进行更改 - 每隔几十毫秒。正是这种分散的氛围星光和看起来像恒星周围的软晕。现代光学器件在一定程度上降低失真的量,但不能完全消除它们的顺序。

在另一B的 i>的lshim源畸变的缺陷在望远镜的反射镜,以及拉伸,其中,所述次级反射镜被安装。这些扭曲将有一个更永久的 - 它们会发生变化,例如,由于温度,或由于相对于其它的望远镜的某些部分的运动的波动。因为这个恒常这种扭曲的被称为伪静态。它伪静态扭曲负责黑斑就晕的外观,这虽然类似的行星,但实际上并没有。

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计划一个大型望远镜的初级和次级反射镜的相互排列的。

旋转磁场
经处理的扭曲,进入具体的意见,这使得它可以使用ADI的方法。

让我们来看看夜空。而不是无限的空间,地球上的观测者可以想像,一个巨大的球体,围绕我们的地球,并预计恒星。但从观察者的角度来看,该天球将旋转缓慢,在24小时内使一整圈。这是通过绕其轴线地球自转造成的,并使得观察的过程中,由于恒星与天球一起旋转,将致力于从视望远镜的一个字段为“逃逸”。为了弥补这一点,安装在一个特殊的旋转平台上,允许配置的倾斜角(从地平线测量),如何与转动望远镜至所需方位的望远镜。靶向望远镜后开始以低速连续地旋转,以形成可视图像看起来不动。值得彼此相对与球体本身保持不变的恒星的天球相对位置的旋转过程中还注意到。这整个过程显示如下图:

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在这里,黑色方块与星是看望远镜的视场 - 天空的一部分,我们观察。正如你可以看到,现场不断旋转的,但是相对于彼此相对于天球极星的相对位置保持不变。如果我们希望不断获得的静止图像,我们必须旋转望远镜在一个角度,如图红色箭头表示。目标,天顶,并且天球的极点之间的角度被称为视差角。到了夜里,他在不断地变化,但这种变化的速度不是恒定的 - 这将是最伟大的,当我们的目标将是在天顶

技术ADI
使用该望远镜的视场相对转动于此观察的ADI方法来区分光的真实来源的光晕造成的失真的事实。

正如我们已经说明的,在视图中通常的观察视野,因望远镜的旋转,保持恒定的角度向观察者。这使您可以在整个观察期内采取了几张照片,并把它们应用到对方。但使用ADI的时候,望远镜不旋转。在这种情况下,真正的光源继续与天球一起转动,但消息人士pseudostatical扭曲(如飘带)停止移动。

下图显示了如何处理一系列由ADI-方法获得的图像(表示为A <分> I SUB>)。首先,你必须计算每个像素的平均所有接收到的图像(B)之间。平均来说,这将是清晰可见的结构是在观察期间(同一伪静态失真,以及恒星本身)并没有改变,但是行星实际上是表现。然后,将得到的平均值是从每一个原始图像中减去(C I SUP> = A <燮> I SUP> - B)中,由此将只有小的行星和随机噪声。此后,每个图像将被旋转以匹配天球的实际坐标(即,因为它们看起来与解旋)。最后,旋转D的形象将再次计算平均E.这一切都理顺随机噪声,但地球将重叠的所有图像,使之更加精确。

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下图你可以看到应用这种方法与本文中的第一张照片的明星的结果。尽管完全删除晕不住(它不是完全静态的),ADI也使我们能够区分两个物体足够靠近星:

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在此图像B被认定为一颗行星,而对象C的状态还没有定义。在上面的白色条纹显示与太阳系的某些行星的轨道的大小物体的轨道的大小比较。

值得注意的是,观测用于ADI时执行的操作的目标是在天顶,即,当该字段的转动是用最大的速度。

LOCI
因此,我们认为,以获得和处理图像的最简单的方法 - ADI。一种称为基因座更复杂的方法(图像的局部优化组合 - 局部优化的图像的组合)使用一个相当复杂的算法,而不是简单地减去平均,为了更好地确定在每个系列的图像的背景。此图像被分成环段,然后每段独立地最优化。这样就可以更好地消除与一短的时间内拍摄的图像的噪声,并且增加了所得到的图像的对比度。特别是,正是利用LOCI上面的图片获得。


KDPV - 望远镜通过瑞安威克,的CC-BY

资料来源: habrahabr.ru/post/205480/

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