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红外干涉测量法

  由于距离遥远,满天繁星对于人眼来说其实只是一个个闪烁的亮点。即便是对天文学家来说,用大望远镜获得恒星的图像也并非易事。

  2012年,密歇根大学的Monnier教授领导的国际小组,将四面望远镜组成的干涉仪获得了牛郎星的细致图像,这是人类首次获得的类似太阳的遥远恒星图像。

  ▲赤道转速大约300km/s的牛郎星,已经使整个恒星的形状都发生了扭曲。此时分辨率已经可以分辨温度范围了。

  尽管此前科学家们获得过濒临死亡的红巨星的图像,但细致地分辨象太阳这样相对较小的以氢作为燃料的恒星的表面还尚属首次。所以此次发现,也发表在了当月的《科学》杂志上。

  由于当时在技术上难以实现几百米的超大型望远镜,于是科学家们将多个相距几百米的小望远镜连接起来组成一个综合望远镜,俗称干涉仪来获得高分辩率的天体图像。这项研究使用的是由美国佐治亚州立大学所建造的世界上最大、分辨本领最高的CHARA光学干涉仪阵列,和由密歇根大学制造的红外连接器MIRC。它所能所获得的细致图像相当于通过一个长256米,宽195米的巨型望远镜所见。

  现在,由英国埃克塞特大学和美国密歇根大学共同研发的6架小望远镜组成的干涉仪MIRC-X,正式宣布投入运营。MIRC-X依然部署在目前世界上分辨率最高的红外成像设备CHARA光学干涉仪阵列上,分辨率水平相当于口径330m的超大望远镜,从而以前所未有的分辨率来观测星星。

  MIRC-X项目由英国埃克塞特大学Stefan Kraus教授和美国密歇根大学John Monnier教授领导,并且得到了欧洲研究委员会和美国国家科学基金会的共同资助。按照项目计划,拥有6架望远镜的MIRC-X能够第一时间对恒星形成阶段的遗留物进行红外干涉测量,从而揭示行星和恒星的起源。

  这样就需要一个远超过常规角分辨率的望远镜系统。MIRC-X超强的分辨能力能够使得天文学家获得更多原行星盘的高保真图像,从而更好地研究我们的太阳系在46亿年间的演化过程。

  在MIRC-X上的核心器件C-RED One,是由Firstlight开发的商业化短波红外成像科学相机。基于SAPHIRA e-APD探测器的雪崩电子放大倍增技术研制而成。这使得C-RED One一举打破红外干涉仪灵敏度受记录星光的微干涉图样探测器噪声限制的束缚,捎带手的还破了速度、灵敏度的世界纪录:3500fps,<1e-读出噪声。

  ▲使用C-RED One作为核心器件的MIRC-X得到的测试条纹图像。上图为C-RED one未所拍摄,图像质量与传统科学级红外相机几乎无差别。下图为C-RED one开启增益后拍摄,能够清晰的看到信噪比和雪崩增益的升高。

  C-RED One是目前市面上唯一一款基于e-APD技术的红外相机。C-RED One研发时间为期三年,得到了欧洲委员会、英国“地平线年,C-RED One赢得了光子学领域中最著名的奖项,由国际光学工程学会(SPIE)和美国Photonics Media共同颁发的“棱镜奖”。

  法国Firstlight公司创建于2011年,其核心成员来自于马赛天体物理实验室(cnrs-insu和埃克斯马赛大学)、免疫沉淀抗原(格勒诺布尔行星和天体物理研究所),OHP(高级–普罗旺斯天文台,法国国家科学研究中心)。专业设计和制造科研级高端可见光和红外相机。

  旗下OCAM²、C-RED One以及C-RED 2是目前世界上红外光最快和可见光最敏感的相机。并且作为核心部件,已经部署安装在夏威夷的Subaru天文望远镜、西班牙GranTeCan天文台等世界著名天文机构。

  凌云是其在中国大陆地区的唯一指定合作伙伴,负责其在中国大陆地区的市场推广、销售、技术支持等工作。

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