四孔径斐索型光干涉望远镜原型机实现可见光波段恒星观测
中国科学院上海天文台光干涉研究团组成功研制出四孔径斐索型光干涉望远镜原型机,并于2024年底首次在可见光波段实现了对多颗恒星的观测,这一成果标志着上海天文台在高分辨率天文成像技术领域迈出了重要一步。
该望远镜原型机采用了Y-4阵列构型的创新设计方案,相较于国外传统的三孔径三角形阵列,Y-4阵列的基线从3条增加到6条,显著提升了空间频域的覆盖范围。每个子孔径的直径为100毫米,中心臂长为164.5毫米,其空间分辨率相当于单口径280毫米的望远镜。独特的C型机架设计提高了机械结构的刚度确保了共相控制的稳定性及可靠性。
研究团队攻克了多项关键技术难题。开展了光干涉理论、阵列设计、共相误差分析及图像复原等高分辨率光学干涉测量技术的研究,先后完成了独立双孔径、三孔径及七子镜稀疏拼接等不同构型的光干涉实验,攻克了可见光波段共相检测与控制关键技术难题。通过高精度干涉检测与图像计算辅助分析方法,解决了子孔径光瞳匹配一致性问题。通过采用多级混合共相控制策略,结合微米级粗调和纳米级精调的piston、tip/tilt误差检测与补偿方法,有效校正了因环境温度变化和大气湍流扰动带来的共相误差。在实验室条件下,原型机的piston检测误差优于可实现1/10λ、闭环倾斜误差优于0.3角秒,验证了共相控制的性能。
2024年11月以来,研究团队利用该原型机对织女星(Vega)、奎宿九(Mirach)和天大将军一(Almach)等多颗恒星进行了外场观测,观测结果显示,实测的半高全宽(FWHM)值与理论值非常接近。例如,织女星的实测FWHM为0.284″,与理论值0.272″偏差仅4.4%。对于STF1110等双星目标,通过干涉图像复原技术获得的双星角距离测量结果与和WDS星表吻合度达99%,充分验证了该原型机的高分辨率成像能力。
未来,研究团队计划进一步提升望远镜的角分辨率,致力于研发毫角秒级的高分辨率干涉望远镜,为天文学研究提供更强大的观测工具。
光干涉望远镜样机
科学联系人:陈欣扬 xychen@shao.ac.cn
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