中国科学院云南天文台
镜控制以及各数字终端设备的计算机网络。观测数据可直接传入网络中心的各台计算机,进行各种天文图像处理(专供我台科研人员处理一米镜观测资料);在这里,观测者可以将观测数据进行存带、存盘(包括光盘)。
▲南方基地30米环形干涉望远镜计划
为了满足地外行星探索、黑洞探测以及其它在近红外波段和光学波段的极限天文观测的需求,已经提出了多个30米以上口径的巨型光学(近红外)望远镜和长基线的光学综合孔径成像阵列。我们建议将巨型望远镜的主镜设计为一个环形,这样形式的望远镜被成为环形干涉望远镜-RIT,它是介于巨型望远镜和干涉阵列之间的一种形式。
基于这些研究结果,建议建造一架直径约为30米,有效环宽1米的拼接镜面RIT,由于环形孔径所具有的全空间频率覆盖特性以及其它一些特点,这架望远镜所拍摄的图像经过简单处理后就可达到30米全孔径望远镜同样的分辩本领,其极限分辨率(FWHM)可达到0.003角秒,等效面积相当于10米望远镜,由于结构简单,建造这样的30米干涉望远镜所需经费不会显著超出建造一架10米拼接镜面望远镜所需经费。
▲地外行星探测
在过去的10年中,太阳系外行星已从一个很少引人注目的狭窄研究领域成长为天文学研究的一大热点,而且可能在将来几十年内占据天文学科的中心地位。从 1995年起人们利用地基大口径望远镜已经发现大约 200 颗太阳系外行星,其中绝大多数是利用交叉色散阶梯光栅光谱仪通过测量寄主恒星的多普勒视向速度发现的。 我国太阳系外行星的探测才刚刚起步,只有几年的时间,国内至今还没有人发现太阳系外行星,也没有专门的仪器进行太阳系外行星的探测 。已知的太阳系外行星系统显示远超出理论预期的多样性,这些发现对现有的行星形成和演化理论提出严重挑战,表明现今对行星物理的认识仍然处于初级阶段,要对行星的本质有更全面的了解,在此基础上产生和完善的行星形成和演化理论,我们首先任务显然是要给出大样本的行星统计规律。
使用高精度阶梯光栅光谱仪通过测量寄主恒星的视向速度多普勒移动来探测太阳系外行星,是目前发现太阳系外行星的主要手段,并且已在太阳系外行星观测方面取得重大进展。利用该方法,包括 Keck, VLT(the Very Large Telescope),Subaru, HET(the Hobby-Eberly Telescope)和 agellan等10余架大口径望远镜均投入大量的观测时间搜寻太阳系外行星。
由于高精度阶梯光栅光谱仪的透过率相对较低(只有百分之几),而且每次只能观测单个目标,需要耗费大口径望远镜的大量观测时间进行监测,所以观测成本昂贵,而且国内目前尚不具备此类观测条件。考虑到如今已知的太阳系外行星系统惊人的多样性,这种多样性还将随着样本的扩大而显著增加,通过传统的方法获得的仅包含数百个太阳系外行星系统的观测样本显然远远不够的。我们需要观测数以万计的恒星才能形成太阳系外行星的起源和演化的完整图像,研究行星的形成和演化及其寄主恒星的质量、光谱型、金属丰度、年龄和星际环境的关系,这就需要把观测目标扩大到 V<12mag 的恒星。因此,研制具有高透过率和多目标能力的太阳系外行星观测设备已成为在这一研究领域取得决定性进展的关键所在。
Erskine于1997年提出将固定延迟干涉仪与中等色光谱仪结合起来,通过宽波段光谱来测量恒星的多普勒运动,美国佛罗里达大学天文系的葛健教授及其合作者最初的实验和望远镜的实际观测结果证实了这一想法是可行的,并给出了其系统的理论表述,并于 2002年研制出第一台太阳系外行星探测设备 ET(Exoplanet Tracker), ET 主体由一个麦克尔逊干涉仪和一个中色散光谱仪组成。它的透过率 4 倍于传统的高精度阶梯光栅光谱仪,并有更高的探测精度( 1 米 / 秒)和多目标的观测能力—— 2002 年在美国肯特峰天文台的 2.1 米 望远镜上进行试观测,与阶梯光栅法的观测结果一致,证实了这一新方法的太阳系外行星的探测效力, 2003 年 11 月改进型的 ET 在肯特峰天文台的 0.9米 和 2.1米 望远镜上进行试观测,与原型相比改进后的 ET 透过率又有大幅度提高,波长覆盖范围显著扩大;
2005年3月在 Apache Point 天文台 2.5米斯隆数字化巡天望远镜 SDSS(Sloan Digital Sky Survey) 首次进行多目标观测。从 2005年起,工作于肯特峰天文台 0.9/ 2.1 米 望远镜的单目标 ET 已经监测了 150 颗恒星,从中发现一个太阳系外行星系统 ET-1 和 10个候选者,并进行了后续观测, 2006 年 3 月和 5 月,改进型的多目标 ET ( Keck-ET )在 2.5 米 SDSS 望远镜投入试观测, Keck ET 可以完全发挥出 SDSS 望远镜的大视场优势, 2006年8月在该天文台进行了进一步调试,设备的灵敏度和稳定性显著改进。短短两次 Sloan 巡天观测 Keck ET 已发现 7 个太阳系外行星候选者,并且正在进一步进一步监测确认。 Keck ET 的 Sloan 全天区太阳系外行星巡天( All Sky Extrasolar Planet Survey,ASEPS )预观测阶段从2006年12月到2008年7月止,将大约观测 10000颗 V=7.6-12.0mag 恒星。这一样本无金属丰度选择效应, ASEPS 预观测阶段的目标之一是认证大约 100 颗短周期或中等轨道周期的太阳系外行星。从 2008 年 SDSS Ⅱ 结束到 2020 年, ASEPS 将利用所有 SDSS 望远镜的可利用观测时间进行全天区太阳系外行星巡天, ASEPS 将使用大视场 2.5 米 SDSS 望远镜在光学和近红外波段监测数十万颗临近的恒星,目标是探测到数万个太阳系外行星系统。 ASEPS 预观测和正式巡天阶段将得到数万个候选者,这些候选者有待进一步高精度视向速度后续观测予以确认,并精确决定出这些太阳系外行星系统的轨道和物力参量,认证可能的多行星系统。
由于目前国内尚没有大口径望远镜,如果用传统的阶梯光栅法,我国在太阳系外行星的观测领域难以与国际同行竞争, ET 的发明使利用小望远镜通过测量视向速度进行太阳系外行星深度巡天成为可能。今年,中国科技大学天文中心,美国佛罗里达大学天文系,南京大学和云南天文台联合的LiJET计划就是要把改进后的ET与国家天文台南方基地的 2.4 米望远镜上匹配,进行地外行星的探测,预期其视向精度能达到 1米/秒,可探测到类似海王星的太阳系外行星,并可以用于多行星系统的测量和认证;利用 LiJET 开展太阳系外行星的巡天,预期每年可认证 50-100 个太阳系外行星, LiJET 投入观测 3-4 年内新认证的太阳系外行星将达到或超过目前已知太阳系外行星的总数;并将发展和完善现有的数据分析方法和相应的处理软件,并对观测结果进行统计分析和理论研究,在行星形成取得决定性进展,并形成一支实力雄厚的太阳系外行星研究团队,达到国际领先水平。今后还会在 30 米环形干涉望远镜上利用ET开展地外行星的探测工作。
国家863、973、自然科学基金、中国科学院和云南省支持的重大重点项目12项。例如国家科技部、云南省和中科院共同支持重大项目2米级天文望远镜建设、973子项目1米真空红外太阳望远镜研制、中科院重要方向性项目大样本恒星演化研究等。
作为
▲南方基地30米环形干涉望远镜计划
为了满足地外行星探索、黑洞探测以及其它在近红外波段和光学波段的极限天文观测的需求,已经提出了多个30米以上口径的巨型光学(近红外)望远镜和长基线的光学综合孔径成像阵列。我们建议将巨型望远镜的主镜设计为一个环形,这样形式的望远镜被成为环形干涉望远镜-RIT,它是介于巨型望远镜和干涉阵列之间的一种形式。
基于这些研究结果,建议建造一架直径约为30米,有效环宽1米的拼接镜面RIT,由于环形孔径所具有的全空间频率覆盖特性以及其它一些特点,这架望远镜所拍摄的图像经过简单处理后就可达到30米全孔径望远镜同样的分辩本领,其极限分辨率(FWHM)可达到0.003角秒,等效面积相当于10米望远镜,由于结构简单,建造这样的30米干涉望远镜所需经费不会显著超出建造一架10米拼接镜面望远镜所需经费。
▲地外行星探测
在过去的10年中,太阳系外行星已从一个很少引人注目的狭窄研究领域成长为天文学研究的一大热点,而且可能在将来几十年内占据天文学科的中心地位。从 1995年起人们利用地基大口径望远镜已经发现大约 200 颗太阳系外行星,其中绝大多数是利用交叉色散阶梯光栅光谱仪通过测量寄主恒星的多普勒视向速度发现的。 我国太阳系外行星的探测才刚刚起步,只有几年的时间,国内至今还没有人发现太阳系外行星,也没有专门的仪器进行太阳系外行星的探测 。已知的太阳系外行星系统显示远超出理论预期的多样性,这些发现对现有的行星形成和演化理论提出严重挑战,表明现今对行星物理的认识仍然处于初级阶段,要对行星的本质有更全面的了解,在此基础上产生和完善的行星形成和演化理论,我们首先任务显然是要给出大样本的行星统计规律。
使用高精度阶梯光栅光谱仪通过测量寄主恒星的视向速度多普勒移动来探测太阳系外行星,是目前发现太阳系外行星的主要手段,并且已在太阳系外行星观测方面取得重大进展。利用该方法,包括 Keck, VLT(the Very Large Telescope),Subaru, HET(the Hobby-Eberly Telescope)和 agellan等10余架大口径望远镜均投入大量的观测时间搜寻太阳系外行星。
由于高精度阶梯光栅光谱仪的透过率相对较低(只有百分之几),而且每次只能观测单个目标,需要耗费大口径望远镜的大量观测时间进行监测,所以观测成本昂贵,而且国内目前尚不具备此类观测条件。考虑到如今已知的太阳系外行星系统惊人的多样性,这种多样性还将随着样本的扩大而显著增加,通过传统的方法获得的仅包含数百个太阳系外行星系统的观测样本显然远远不够的。我们需要观测数以万计的恒星才能形成太阳系外行星的起源和演化的完整图像,研究行星的形成和演化及其寄主恒星的质量、光谱型、金属丰度、年龄和星际环境的关系,这就需要把观测目标扩大到 V<12mag 的恒星。因此,研制具有高透过率和多目标能力的太阳系外行星观测设备已成为在这一研究领域取得决定性进展的关键所在。
Erskine于1997年提出将固定延迟干涉仪与中等色光谱仪结合起来,通过宽波段光谱来测量恒星的多普勒运动,美国佛罗里达大学天文系的葛健教授及其合作者最初的实验和望远镜的实际观测结果证实了这一想法是可行的,并给出了其系统的理论表述,并于 2002年研制出第一台太阳系外行星探测设备 ET(Exoplanet Tracker), ET 主体由一个麦克尔逊干涉仪和一个中色散光谱仪组成。它的透过率 4 倍于传统的高精度阶梯光栅光谱仪,并有更高的探测精度( 1 米 / 秒)和多目标的观测能力—— 2002 年在美国肯特峰天文台的 2.1 米 望远镜上进行试观测,与阶梯光栅法的观测结果一致,证实了这一新方法的太阳系外行星的探测效力, 2003 年 11 月改进型的 ET 在肯特峰天文台的 0.9米 和 2.1米 望远镜上进行试观测,与原型相比改进后的 ET 透过率又有大幅度提高,波长覆盖范围显著扩大;
2005年3月在 Apache Point 天文台 2.5米斯隆数字化巡天望远镜 SDSS(Sloan Digital Sky Survey) 首次进行多目标观测。从 2005年起,工作于肯特峰天文台 0.9/ 2.1 米 望远镜的单目标 ET 已经监测了 150 颗恒星,从中发现一个太阳系外行星系统 ET-1 和 10个候选者,并进行了后续观测, 2006 年 3 月和 5 月,改进型的多目标 ET ( Keck-ET )在 2.5 米 SDSS 望远镜投入试观测, Keck ET 可以完全发挥出 SDSS 望远镜的大视场优势, 2006年8月在该天文台进行了进一步调试,设备的灵敏度和稳定性显著改进。短短两次 Sloan 巡天观测 Keck ET 已发现 7 个太阳系外行星候选者,并且正在进一步进一步监测确认。 Keck ET 的 Sloan 全天区太阳系外行星巡天( All Sky Extrasolar Planet Survey,ASEPS )预观测阶段从2006年12月到2008年7月止,将大约观测 10000颗 V=7.6-12.0mag 恒星。这一样本无金属丰度选择效应, ASEPS 预观测阶段的目标之一是认证大约 100 颗短周期或中等轨道周期的太阳系外行星。从 2008 年 SDSS Ⅱ 结束到 2020 年, ASEPS 将利用所有 SDSS 望远镜的可利用观测时间进行全天区太阳系外行星巡天, ASEPS 将使用大视场 2.5 米 SDSS 望远镜在光学和近红外波段监测数十万颗临近的恒星,目标是探测到数万个太阳系外行星系统。 ASEPS 预观测和正式巡天阶段将得到数万个候选者,这些候选者有待进一步高精度视向速度后续观测予以确认,并精确决定出这些太阳系外行星系统的轨道和物力参量,认证可能的多行星系统。
由于目前国内尚没有大口径望远镜,如果用传统的阶梯光栅法,我国在太阳系外行星的观测领域难以与国际同行竞争, ET 的发明使利用小望远镜通过测量视向速度进行太阳系外行星深度巡天成为可能。今年,中国科技大学天文中心,美国佛罗里达大学天文系,南京大学和云南天文台联合的LiJET计划就是要把改进后的ET与国家天文台南方基地的 2.4 米望远镜上匹配,进行地外行星的探测,预期其视向精度能达到 1米/秒,可探测到类似海王星的太阳系外行星,并可以用于多行星系统的测量和认证;利用 LiJET 开展太阳系外行星的巡天,预期每年可认证 50-100 个太阳系外行星, LiJET 投入观测 3-4 年内新认证的太阳系外行星将达到或超过目前已知太阳系外行星的总数;并将发展和完善现有的数据分析方法和相应的处理软件,并对观测结果进行统计分析和理论研究,在行星形成取得决定性进展,并形成一支实力雄厚的太阳系外行星研究团队,达到国际领先水平。今后还会在 30 米环形干涉望远镜上利用ET开展地外行星的探测工作。
重大项目
国家863、973、自然科学基金、中国科学院和云南省支持的重大重点项目12项。例如国家科技部、云南省和中科院共同支持重大项目2米级天文望远镜建设、973子项目1米真空红外太阳望远镜研制、中科院重要方向性项目大样本恒星演化研究等。
科普设施
作为
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