【儀表網 行業聚焦點】近日，中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所和加州州立大學北嶺分校（CSUN）合作研制的用于系外行星成像觀測的便攜式“”自適應光學系統(簡稱Ex-AO)，在美國新墨西哥州ApachePoint天文臺（APO）實測取得重要進展。該套Ex-AO系統在近紅外H波段能夠穩定地校正目標恒星像，并獲得了接近10-5的成像對比度。
該研究工作受到國家自然科學基金委重大（地區）合作研究項目資助（資助號：11220101001，中方項目負責人朱永田研究員，美方項目負責人任德清教授）。利用前期科研經費，項目組購買了ApachePoint天文臺AstrophysicalResearchConsortium(ARC)3.5米望遠鏡的2個晚上的觀測時間。由南京天光所和CSUN組成的“系外行星成像及Ex-AO”聯合研究團隊，將自主研發的科研裝備，再次實現與大型望遠鏡平臺的對接觀測。其中，該EX-AO系統作為客座儀器由國內預先運至APO天文臺，項目組研究人員利用有限的時間，快速完成了Ex-AO系統的搭建、調試，并終順利地與3.5米望遠鏡的耐焦接口完成對接。
項目組選擇了具有不同星等的恒星作為觀測目標（可見光波段視星等-1至8等），驗證了該Ex-AO系統對不同星等恒星都能夠提供優良的像質（當夜平均視寧度為1.2”~1.4”，風速為5～13m/s）。此處，以恒星alphaTau和kapGem為例，給出了當夜的觀測結果。此次觀測采用了短時間曝光和長時間曝光兩種模式。短曝光下拍攝的alphaTau校正前后的對比視頻如下所示，Ex-AO系統能夠穩定提供接近衍射極限成像的校正，目標星的能量經校正后，明顯集中于艾利斑區域內。
KapGem的觀測結果為長曝光拍攝，該目標星等V=3.57，具有一顆暗弱伴星，經自適應光學初步校正并利用項目組近期提出的獨特的IRS（ImageRotation Subtraction,Renetal.ApJ2012）圖像處理算法，終處理后的圖像如下圖上所示，圖下為成像對比度與角距離曲線，這是課題組在實測中獲得接近10-5的對比度，證明了該套儀器具備開展系外行星成像科學觀測的能力。
本次Ex-AO系統是繼2014年在歐南臺的NTT3.5米望遠鏡上實驗之后，再次在3～4米級望遠鏡上獲得成功觀測。相比8～10米級大望遠鏡，3～4米級望遠鏡能提供更充足的觀測時間，是開展系外行星成像觀測的理想平臺，但目前大多數該級別的望遠鏡尚未配備有效工作的自適應光學系統，這極大限制了望遠鏡的科學利用價值。因此該套Ex-AO系統的實測也吸引了APO天文臺眾多同行的關注，揭示了大量高分辨成像需求的科學觀測可以借助該套儀器，在3.5米望遠鏡平臺上完成。
目前，該Ex-AO系統仍采用了97單元可變形鏡，但校正精度已經提升至48階（澤尼克系數），校正頻率為1000Hz，搭配科學級H波段紅外相機記錄焦面圖像。課題組下一步計劃將可變形鏡升級為277單元，更充分匹配3.5米望遠鏡口徑，預計可以校正至100階像差。基于升級后的系統，課題組將正式開展系外行星成像的科學觀測。屆時，該Ex-AO系統還能作為通用的自適應光學系統，為其他高分辨成像等相關研究服務。
