เหตุใดจึงไม่มีหอดูพื้นดินที่ใช้เลนส์ที่ปรับได้สำหรับความยาวคลื่นที่มองเห็นได้

การปรับเปลี่ยนเลนส์ (AO) เทคนิคการอนุญาตตามพื้นดินหอดูดาวไปอย่างรวดเร็วปรับปรุงความละเอียดแข็งขันโดยการชดเชยผลกระทบของเห็นดาราศาสตร์

ผลกระทบของบรรยากาศค่อนข้างแปรปรวนทั้งในเวลาและสถานที่ พารามิเตอร์ที่เรียกว่าIsoplanatic Angle (IPA) ถูกใช้เพื่อแสดงขอบเขตเชิงมุมซึ่งการแก้ไขด้วยคลื่นที่กำหนดให้ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับหนึ่งจุด ยกตัวอย่างเช่นตารางที่ 9.1 ในทรัพยากรกล้องโทรทรรศน์แมเจลลันยักษ์นี้แสดงค่าสำหรับการปรับ IPA เกือบเป็นเส้นตรง (จริง ๆ แล้ว: ) จาก 176 อาร์ควินาทีที่ความยาวคลื่น 20 ไมครอนถึง 4.2 อาร์ควินาทีที่ 0.9 ไมครอน$\sim\lambda^{6/5}$

นี่แสดงให้เห็น IPA 2 ถึง 3 วินาทีสำหรับความยาวคลื่นที่มองเห็นซึ่งถ่ายด้วยตัวเองไม่ใช่ข้อ จำกัด ของนักฆ่า

แต่ดูเหมือนว่าเกือบทั้งหมดใช้งานการทำงาน AO จะทำเฉพาะในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดต่าง ๆเห็นได้ชัดลงไป 0.9 ไมครอน แต่ไม่เพิ่มเติม (AO ยังนำไปใช้คำนวณกับข้อมูลอาเรย์ในเรดิโอของคลื่นวิทยุด้วย)

นี่เป็นเพราะความยาวคลื่นที่สังเกตได้นั้นจะต้องนานกว่าความยาวคลื่นของการตรวจสอบดวงดาวนำทางหรือไม่? เพราะมันยากกว่ามากและมีฮับเบิลอยู่เหนือชั้นบรรยากาศสำหรับงานที่มองเห็นได้ดังนั้นจึงไม่คุ้มค่ากับความพยายามพิเศษหรือมีเหตุผลพื้นฐานอื่นอีกหรือไม่

ฉันไม่ได้มองหาการเก็งกำไรหรือความคิดเห็นฉันต้องการคำอธิบายเชิงปริมาณ (ถ้ามี) - หวังว่าจะมีลิงค์สำหรับการอ่านเพิ่มเติม - ขอบคุณ!

มีการสนทนาที่ดีในหน้านี้

มีหลายปัจจัยในที่ทำงาน:

1. มุมไอโซโทปที่เล็กกว่าดังที่คุณทราบ สิ่งนี้ จำกัด จำนวนท้องฟ้าที่คุณสามารถสังเกตุได้ด้วย AO เนื่องจากเป้าหมายของคุณต้องอยู่ในมุมที่ไม่มีการกระจายตัวของดาวอ้างอิงที่สว่างเพียงพอ (แม้จะมีดาวนำทางด้วยเลเซอร์ก็ยังมีความต้องการดาวอ้างอิงสำหรับการแก้ไข "ปลาย / เอียง") ความแตกต่างในพื้นที่เชิงมุมบนท้องฟ้าหมายความว่าพื้นที่ของท้องฟ้าที่สามารถสังเกตได้ในทางทฤษฎีกับ AO จะเป็นเรื่องเกี่ยวกับ มีขนาดใหญ่กว่าในย่านใกล้ IR ถึง 20 เท่าเมื่อเทียบกับออปติคัลเพียงแค่จากความแตกต่างของมุม isoplanatic

2. ผลกระทบของความปั่นป่วนจะรุนแรงขึ้นและมีระยะเวลาในการฉายแสงสั้นลง สิ่งนี้มีสามลักษณะ:

   A. เลนส์แก้ไข (เช่นกระจก deformable) จำเป็นต้องมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้มากขึ้น ("การแก้ไขที่สมบูรณ์แบบสำหรับการสังเกตในแสงที่มองเห็นได้ (0.6 ไมครอน) ด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาด 8 ม. จะต้องมีแอคชูเอเตอร์ ~ 6400 ในขณะเดียวกัน ประสิทธิภาพที่ 2 ไมครอนต้องการเพียง 250 แอคทูเอเตอร์ ") และจำเป็นต้องทำงานในช่วงเวลาที่เร็วขึ้น

   B. นอกจากความซับซ้อนทางไฟฟ้าคุณจะต้องทำสิ่งต่าง ๆ ในการคำนวณเพื่อผลักดันตัวกระตุ้นเหล่านั้นทั้งหมดและในช่วงเวลาที่สั้นลง ดังนั้นพลังการประมวลผลที่ต้องการจึงเพิ่มขึ้น

   C. เพื่อที่จะให้อินพุตสำหรับการคำนวณที่ถูกต้องคุณจะต้องสังเกตดาวอ้างอิงในระดับเชิงมุมที่ละเอียดกว่ามาก ("แอคทูเอเตอร์จำนวนมากต้องใช้ subapertures จำนวนมากในทำนองเดียวกันในเซ็นเซอร์ wavefront ซึ่งหมายความว่าสำหรับการแก้ไข ในที่มองเห็นได้ดาวฤกษ์อ้างอิงนั้นจะสว่างกว่า ~ 25 เท่าในการแก้ไขด้วยอินฟราเรด ") นี่เป็นการ จำกัด ปริมาณท้องฟ้าที่คุณสามารถทำ AO ได้มากขึ้น: ดาวฤกษ์ที่อาจสว่างเพียงพอในระยะใกล้ -ir เพื่อแก้ไขพื้นที่ 20-30 อาร์เซกกว้าง isoplanatic แพทช์กว้างจะไม่สว่างพอที่จะแก้ไข 5- ที่สอดคล้องกัน โปรแกรมแก้ไข isoplanatic แบบกว้าง ๆ

3. ในการแก้ไขคุณต้องสังเกตวัตถุอ้างอิงในออปติคัล วิธีนี้ทำได้ง่ายด้วยการตั้งค่า near-IR โดยใช้ตัวแยกแสง / IR: ส่งแสงแสงไปยังอุปกรณ์ AO และส่งแสง near-IR ไปยังเครื่องมือใกล้ IR ในออพติคัลคุณใช้ตัวแยกลำแสงแบบออปติคอลเพื่อส่งแสงครึ่งหนึ่งให้กับเครื่องมือและอีกครึ่งหนึ่งไปยังอุปกรณ์ AO ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์ AO จะได้รับแสงเพียงครึ่งเดียวหากใช้ร่วมกับเครื่องมือใกล้ IR ซึ่งทำให้ยากยิ่งขึ้นในการแก้ไข

ในที่สุดก็มีปัญหาที่ไม่เกี่ยวข้องกับ AO ซึ่งก็คือคุณต้องใช้เครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับว่าคุณกำลังทำงานในออพติคอลหรือใกล้อินฟราเรด เครื่องมือวัดแสงใช้ CCD ซิลิคอนสำหรับการตรวจจับ สิ่งเหล่านี้มีความอ่อนไหวเพียงประมาณ 0.9-1 ไมครอน เครื่องมือที่อยู่ใกล้กับ IR ใช้เครื่องตรวจจับที่แตกต่างกัน (ปกติคือ HgCdTe-based) ซึ่งดีตั้งแต่ประมาณ 1-3 ไมครอน (เครื่องมือใกล้อินฟราเรดต้องการการออกแบบที่แตกต่างเพื่อลดการปนเปื้อนจากการแผ่รังสีความร้อนจากกล้องโทรทรรศน์และเลนส์สำหรับการสังเกตที่ความยาวคลื่นนานกว่า 2 ไมครอน) ดังนั้นในทางปฏิบัติแล้วทางเลือกที่ได้รับ: รวม AO กับเครื่องมือใกล้ IR ประสิทธิภาพด้วยเทคโนโลยีราคาไม่แพง / เป็นไปได้หรือรวม AO กับอุปกรณ์ออพติคอลและรับประสิทธิภาพที่ จำกัด มากด้วยเทคโนโลยีที่มีราคาแพงกว่า (หรือแม้กระทั่งจนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ

อย่างไรก็ตามมีเป็นบางระบบ AO แสงเริ่มต้นที่จะปรากฏเช่นMagAO บนกล้องโทรทรรศน์แมกเจลแลน (ซึ่งมีทั้งที่ใช้แสงและเครื่องดนตรีใกล้-IR และสามารถแก้ไขสำหรับทั้งสองพร้อมกัน)

คำตอบง่ายๆสำหรับส่วนของความยาวคลื่นคือประสิทธิภาพของระบบ AO จะลดความยาวคลื่นที่สั้นลงที่คุณมองหา พื้นฐานของสิ่งที่เกิดขึ้นคือเมื่อคุณลดความยาวคลื่นของแสงให้สั้นลงคุณต้องใช้มาตราส่วนแผ่นปลีกย่อยเพื่อตรวจจับความแปรปรวนของการมองเห็นว่าต้องใช้ฮาร์ดแวร์ราคาแพงมาก (และในบางกรณีไม่มีฮาร์ดแวร์) นอกจากนี้คุณยังต้องการความถี่ AO ที่สูงขึ้น (ความสามารถในการวัดแสงและการเปลี่ยนรูปร่าง / การปรับโฟกัสของกล้องโทรทรรศน์ใหม่) เพื่อให้ได้ความถี่แสงที่สูงขึ้นซึ่งจะต้องใช้ฮาร์ดแวร์ที่มีราคาแพงมากหากมีความถี่ที่จำเป็นทั้งหมด

นี่เป็นเพราะบางส่วนของการคำนวณพื้นฐาน (ไม่คำนึงถึงชื่อพหุนาม Zernike ) อยู่บนพื้นฐานของอัตราส่วน Strehlและที่นี่ (อัตราส่วนของความเข้มสูงสุดของภาพที่มีความผิดปกติเมื่อเทียบกับภาพที่สมบูรณ์แบบ) เพื่อหาว่าความรุนแรงของแหล่งที่มานั้นFWHM (เต็มความกว้างครึ่งแม็กซ์ - ความกว้างของรายละเอียดของแสงที่เข้มครึ่ง) เพื่อเป็นหลักในการวัดที่ไฟจะ การวัดทั้งสองนี้ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น

อ่านเพิ่มเติมพื้นฐานสามารถพบได้ที่Isac กลุ่มนิวตันของกล้องโทรทรรศน์ มากขึ้นในเชิงลึกอ่านสามารถพบได้ที่มหาวิทยาลัยแอริโซนากรมเลนส์