親子觀星會

討論區 => 天文新知 => 主題作者是: peter 於 2015-06-24 12:30:27



主題: 智利望遠鏡使用 vector Apodizing Phase Plate直接拍到 南十字 η系外行星
作者: peter2015-06-24 12:30:27
向量變相掩模冠狀儀(vector Apodizing Phase Plate, vAPP) 是一種尖端的光學元件,專門用來抑制恆星的強光,好讓旁邊微弱的行星顯現出來。它的運作原理結合了繞射(Diffraction)與幾何相位(Geometric Phase)的巧妙運用。



http://www.sciencedaily.com/releases/2015/06/150622150344.htm
智利 6.5m 望遠鏡使用 vector Apodizing Phase Plate  邊瓣縮減方式 看 η Crucis ,  使用特殊遮罩方式去把遠方恆星亮光部份遮去類似 星冕儀方式 .

(http://images.sciencedaily.com/2015/06/150622150344_1_540x360.jpg)



Thermal infrared instruments such as the Mid-infrared E-ELT Imager and Spectrograph (METIS) can exploit this new technology and discover new worlds.

新一代設備還在設計施工
將來如使用到大望遠鏡上可以發現更多



https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%97%8B%E9%A2%A8%E6%98%9F%E5%86%95%E5%84%80
旋風星冕儀(Vortex coronagraph),或有翻譯為渦狀日冕儀,是一種可以觀測極明亮物體周圍暗淡物體的光學儀器,而這些暗淡物體可能被明亮物體所發出光芒遮蓋,例如恆星周圍的太陽系外行星就可用該儀器以地球或太空望遠鏡直接攝影。該儀器屬於日冕儀的一個類型。


主題: 回覆: 智利望遠鏡使用 vector Apodizing Phase Plate直接拍到 南十字 η系外行星
作者: peter2026-05-08 08:19:57
向量變相掩模冠狀儀(vector Apodizing Phase Plate, vAPP) 是一種尖端的光學元件,專門用來抑制恆星的強光,好讓旁邊微弱的行星顯現出來。它的運作原理結合了繞射(Diffraction)與幾何相位(Geometric Phase)的巧妙運用。
 

1. 核心原理:製造「黑暗區」一般的望遠鏡在觀測恆星時,恆星的光會因為繞射產生光斑(Airy Disk)和一圈圈的繞射環,這些強光會完全遮蓋住旁邊的行星。vAPP 的任務是重新分配光能。它透過精密設計的相位圖案,讓恆星光的波前發生干涉,在恆星影像的旁邊人為地創造出一個極度黑暗的區域(Dark Hole)。如果行星剛好位於這個黑暗區,它就不會被恆星的餘輝淹沒。

2. 「向量」與幾何相位的優勢傳統的相位板(Phase Plate)通常靠改變材料厚度來調整相位,但這對不同波長的光(顏色)效果不一。
vAPP 的「向量」特性源於它使用了液晶聚合物(Liquid Crystal Polymers):

a. 光學路徑: 它利用了所謂的 Pancharatnam-Berry 相位。透過控制液晶分子的指向角(Orientation),它能精確地操縱光的相位。
b. 消色差(Achromatic): 這種技術在很寬的光譜範圍內都能保持穩定,這對尋找不同顏色的行星至關重要。
c. 雙重影像: vAPP 最酷的地方在於它會同時產生兩個對稱的影像。一個影像在左邊有黑暗區,另一個影像在右邊有黑暗區。這讓天文學家可以同時比對,排除儀器誤差。


3. 尋找行星的具體步驟安裝於日冕儀(Coronagraph):
a. 將 vAPP 放置在大型望遠鏡(如 VLT 或未來的 ELT)的光路中。
b. 抑制中央恆星: 當恆星光穿過 vAPP 時,大部分光能被推向一側,在另一側留下一個對比度極高(通常可達 10−5 到 10−7)的黑暗空隙。

c. 長曝光偵測: 在黑暗區進行長曝光。此時,原本被遮住的行星光點就會像「螢火蟲」一樣浮現出來。

d. 光譜分析: 一旦定位到行星,科學家可以進一步分析其光譜,尋找大氣中是否存在水蒸氣、甲烷甚至氧氣等生命跡象。

為什麼 vAPP 很重要?傳統的遮擋式冠狀儀(就像用手遮住太陽)必須非常精確地對準恆星,稍微偏一點效果就大打折扣。而 vAPP 對指向誤差的容忍度更高,且能同時觀測整片天區,這讓它成為下一代搜尋「類地行星」的重要利器。目前,這項技術已經成功應用在如 MagAO-X(麥哲倫望遠鏡自適應光學系統)以及萊頓大學開發的多個天文儀器中。