微秒脉冲激光钠导引星星群技术研究（特邀）

激光钠导引星被称为人造恒星,用于探测和校正光波经大气湍流引起的波前畸变,大幅度提高自适应光学望远镜的成像质量。采用单颗钠导引星探测的有效视场范围有限,通过多束黄激光分别激发大气电离层钠原子产生多颗钠导引星,能在较大视场内获得更清晰的目标成像,在精密天文观测、空间目标探测等领域具有重要应用。文中重点介绍了微秒脉冲激光钠导引星星群的产生,基于100 W级微秒脉冲激光,采用小角度精密偏振分光/并束调控的专利技术,在丽江天文台通过一台发射望远镜将四束20 W/束、重复频率kHz、脉冲宽度百微秒的钠激光发射到天空,在40"观测视场内生成四颗导引星,星群构型可调控,如线形、平行四边形、菱形和正方形等,每颗钠导引星亮度约为V波段8等星,光斑大小约3.25"。利用脉冲同步控制技术,钠导引星回波信号可以避免瑞利散射光的干扰,从而获得更高的空间分辨率。这为大口径天文望远镜多层共轭校正系统的研制提供技术参考。     

HeIλ5876和Hβ谱线轮廓与活动星系核宽发射线区的运动学模型

本文推导了辐射压加速宽线区云团径向外流模型的谱线轮廓表达式,并考虑到光致电离计算表明的云团本身对Hβ和HeⅠλ 5876诺线的辐射差异,用数值方法计算了它们的谱线轮廓,发现该模型不能解释HeⅠλ 5876线宽大于Hβ线宽的观测事实。作为比较,本文还计算了引力作用模型的两种简单情形——自由下落和转动盘模型的谱线轮廓,认为前者可以对观测事实给予合理解释,因此得出结论,自由下落很可能是发射线云团真实运动的一个重要成分。     

活动星系核宽线区标准模型的谱线轮廓

在标准宽线区模型的框架下,根据光致电离理论,通过构造细致的发射线云团的辐射结构,计算了活动星系核光谱中,Lya和CIVλ1549两条重要紫外宽发射线的轮廓,并根据所得谱线轮廓的特征,讨论了宽线区模型中的两相介质理论和运动学状态等影响谱线发射和谱线轮廓的主要物理因素.主要结论是,如果宽线区的运动学状态是引力所主导的径向内流,则当宽线区中存在一定的热相介质(其粒子数密度n_h≈2×10⁵cm^-3)时,所得理论谱线轮廓与观测特征符合的较好;如果对宽线区尺度进行合理的截取,Lya和CIVλ1549的理论谱线轮廓都向蓝端有一定的峰移,这可以用来定性解释活动星系核的观测谱中,高电离谱线和低电离谱线有系统性红移差别的现象.     

激光钠导引星技术研究进展

望远镜是人类探索宇宙奥秘最重要的科学工具之一。大型地基光学望远镜对天观测时,大气扰动使星光波前畸变导致其实际分辨率大幅下降,是长期困扰高精度天文观测的重大科技问题。因此世界各大望远镜均在竞相发展自适应光学技术,以校正大气造成的波前畸变,使望远镜达到近衍射极限分辨率,这标志着地基光学望远镜正在进入自适应光学望远镜时代。激光钠导引星是用激光激发海拨约90 km电离层中的钠原子产生的人造亮星,作为自适应光学校正的信标源,是自适应光学望远镜的核心技术之一。文中介绍了激光钠导引星技术的原理、方法与国内外发展状况,尤其是该实验室采用的固体激光和频技术,实现了钠D2线光谱匹配和钠层激发匹配的微秒脉冲钠导引星激光,并在国内外大望远镜上使用获得成功。     

夜天文中的自适应光学

自1989年自适应光学首次在地基天文望远镜上成功实现衍射极限的天文观测以来,自适应光学系统已逐渐发展成为地基大口径天文望远镜必备的仪器之一。由于当今夜天文观测对仪器性能的要求越来越苛刻,为了提高夜天文观测中的适用性,自适应光学系统近20年来也在不断发展,涌现出多种新型自适应光学系统,如激光导星自适应光学系统、多层共轭自适应光学系统、极限自适应光学系统、近地层自适应光学系统等。尽管自适应光学系统的性能不断提高,但仍存在其局限性。文章分析了目前国际上已有自适应光学系统,探讨近年来夜天文当中应用的自适应光学系统及相关进展。