【頻率梳加入尋找系外行星】

天跡

【頻率梳加入尋找系外行星】

 

 

梳理宇宙

激光頻率梳的方法，使用天文光譜儀進行校準，以前所未有的精度已開發和在歐洲的研究人員成功通過測試。

該方法可用於檢測其微小的影響，他們的同伴恆星的運動，尋找地球大小的系外行星。

歐洲南方天文台的高精度徑向速度行星搜索器（HARPS）光譜儀在La Silla天文台在智利的梳子進行了測試。

梳理宇宙天文光譜儀獨立的光波長和產生的光譜，他們在很多方面扮演著重要的角色天文學。

因此，天文學家們一直在尋找方法，以使他們的光譜儀更準確，穩定，精確的校準。

目前，最好的，如HARPS光譜儀，使用釷 - 氬燈或碘電池校準 - 然而，這些不提供精密檢測到的細微變化，在星光的波長造成的系外行星的存在。

這些變化在波長對應的恆星的徑向速度變化 - 這，反過來，可能是由可繞明星的任何系外行星的引力影響。

徑向速度的變化是來自於在母星的由多普勒效應引起的光譜線的變化。

雖然這種方法非常適用於巨大的行星軌道非常接近他們的母星，所需的準確性來衡量的細微變化引起的地球大小的行星，軌道內不能取得今天的一個類似太陽的恆星的可居住區。

使用一個的頻率梳校準光譜儀的想法已經討論了好幾年，但經過測試和驗證的技術，這是第一次，這要感謝托比亞斯威爾肯的馬克斯 - 普朗克研究所量子光學的努力在慕尼黑和他的同事們在德國和西班牙，與在歐洲南方天文台（ESO）的科學家們合作。

威爾肯是由特奧多爾·漢施，誰分享了2005年諾貝爾物理獎，他的頻率梳的發展的一個研究小組的一部分。

頻率統治者

團隊安裝了激光頻率梳校準HARPS在兩個測試運行2010年11月和2011年1月進行。

梳提供了一系列的等距譜線作為來自遙遠的恆星發出的光可以測量一個的“頻率統治者”。

威爾肯告訴physicsworld.com，不得不作出的梳子，才能夠使用複雜的適應。

這樣做可以檢測到的系外行星的光譜儀，在400〜700 nm範圍內的光。

但是，威爾肯使用的光纖激光器作為他的梳子，因為它是非常強大的對溫度變化或聲波振動，是必然要發生時，梳永久連接到一個工作攝譜儀“。

的問題是，梳子在1000-1500納米範圍內的操作。

此外，他還解釋說，光纖激光器，激光腔的長度是直接正比於行間距 - 也就是說，用更長的時間之間的每個激光脈衝，脈衝的頻率被降低。脈衝頻率也決定了線的間距，這樣低頻率，低間距。

但要準確地解決一條譜線，需要非常高的間距。

因此，該小組有增加的激光線的間距。

這樣做的法布里 - 珀羅腔 - 高反射平行的反射鏡。

他們只有一小部分的光傳輸，增加間距，解釋威爾肯。

對於整個系統的正常工作，兩個通道（纖維）發送光的光譜儀 - 一個通道引導校準光;的信道，星光 - 通過光柵和棱鏡設置，從檢測到的光的CCD相機，表現出非常高的分辨率光譜。

梳有10,000行，點的CCD圖像顯示為幾排，你看到的刻度線正下方的星光光譜，所以你可以不斷地對它們進行比較，檢查是否有任何不準確之處，說：威爾肯。

例如，有可能會對攝譜儀由熱引起的，這將被檢測出由於校準線輕微擴張，從而可以測量和儀器計量誤差除去。

校準光

對於其最初的測試中，研究小組使用校準光在兩個通道中，從而使研究人員能夠確保準確校準工作。

這樣一來，如果你有相同的來源，如有更改，可以看到在兩個光譜。

那麼，有不同的來源，所有的變化是工具性的影響，因此可以進行修正，威爾肯解釋。

最後，在那之後你看到的任何變化所造成的天文恆星的效果，就像行星，他說。

該小組還使用校準攝譜儀8的徑向速度的測量，已知有一個系外行星，恆星HD 75289，以確保它可以檢測到。

他們觀察到了系統五晚，“這樣做主要是為了表明，梳子可以做晚上的夜觀測，這是以前懷疑天文學界，誰覺得現在的方法很複雜，也充滿未來感， “威爾肯。

儘管這一成功，梳子是沒有準備好要安裝永久。

現在該公司生產的頻率梳，門洛帕克，成立了由Hansch和他的同事馬克斯 - 普朗克研究所和分拆，完善梳永久長時間使用。

更耐用的梳子應該是準備在一年的時間裡使用。

意外的漂流

在測試過程中對HARPS，球隊也看到了一些意想不到的漂流的光譜線。

這使得天文學家們的HARPS儀器識別以前未知的問題。

威爾肯說：我們需要確定這些違規行為都來自於HARPS，這樣的梳子可以識別的轉變，他們的特點和正確的，因此，提高了穩定性的HARPS。

威爾肯還指出，梳子可以幫助設計更準確，更穩定的金融工具在未來。

這些措施包括將尋找岩石系外行星的的ESPRESSO光譜，是由於2015年歐洲南方天文台的甚大望遠鏡安裝在。

佐伊Leinhardt，在英國，從英國布里斯托爾大學領導的一組研究行星的形成和演化，是“非常深刻的印象”的工作，並相信它可能被證明是非常有用的檢測地球質量的系外行星。

如果該方法完善，可以穩定地再現以前的數據，也可能是徑向速度的測量有著極大的好處，她說。

推徑向速度測量值接近地球大小的行星的檢測，她還認為，在檢測過程中可能會比傳統技術快。

這項研究發表在“ 自然“。

關於作者

Tushna小賣部是記者physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/may/31/frequency-combs-to-join-the-hunt-for-exoplanets