美科學(xué)家利用光學(xué)旋渦研究太陽(yáng)系外行星 (2005-12-09)
發(fā)布時(shí)間:2007-12-04
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來(lái)自一顆太陽(yáng)系外行星的光線能夠提供那里是否蘊(yùn)藏著生命的重要信息,但是要想從這些行星母星發(fā)出的耀眼光線中分離出前者暗淡的光線,就如同試著辨認(rèn)100米外的汽車(chē)頭燈燈光一樣困難。如今,美國(guó)科學(xué)家偶然發(fā)現(xiàn)了一種濾光器,將它放進(jìn)天文望遠(yuǎn)鏡中,能夠除去那些恒星發(fā)出的光線,而剩下的來(lái)自附近行星的光線卻絲毫未受影響。
為了辨別一顆恒星周?chē)幕璋堤祗w,天文學(xué)家現(xiàn)在通常使用一個(gè)不透光的小圓盤(pán)或者光柵除去來(lái)自恒星的光線。但是很多光線在這些障礙物周?chē)紩?huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象,就像聲波在墻壁周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生彎曲一樣。這些偏離的光線會(huì)湮沒(méi)來(lái)自伴生行星的光信號(hào),使天文學(xué)家很難觀測(cè)到這些天體。
美國(guó)圖森市亞利桑那大學(xué)的光物理學(xué)家Grover Swartzlander和同事一直希望能夠找到一種更好的解決方案。他們知道,物理學(xué)家通常會(huì)使用一種名為光學(xué)旋渦的螺旋狀濾光器來(lái)操縱分子。這種裝置??它看起來(lái)就像是鑲嵌進(jìn)玻璃平面的一部螺旋梯,使得線偏振光束在穿過(guò)其中心時(shí)產(chǎn)生輕微的扭曲??能夠?qū)е鹿饩€產(chǎn)生偏離。但是按照一定角度射入“樓梯”的光線卻將終止直線傳播。如果這種裝置與行星和它的母星能夠形成合適的角度,那么它是否能夠使恒星的光線產(chǎn)生偏離,而允許行星的光線繼續(xù)進(jìn)入呢?
為了找到這一問(wèn)題的答案,Swartzlander的研究小組利用計(jì)算機(jī)模擬了將光學(xué)旋渦放入一架天文望遠(yuǎn)鏡的效果。研究人員在12月15日出版的《光學(xué)快報(bào)》雜志上報(bào)告說(shuō),與一個(gè)不透光的圓盤(pán)相比,光學(xué)旋渦過(guò)濾來(lái)自中央恒星光線的效果大約提高了100倍,在這一前提下,行星的圖像并沒(méi)有發(fā)生改變。研究人員在實(shí)驗(yàn)室中模擬了這一過(guò)程,他們發(fā)現(xiàn),一個(gè)光學(xué)旋渦能夠優(yōu)先消除兩個(gè)接近放置的激光束中的一個(gè)發(fā)出的光線。
美國(guó)夏威夷Subaru天文臺(tái)的光學(xué)專家Olivier Guyon表示,在眾多消除恒星光線的方法中,光學(xué)旋渦“無(wú)疑是最棒的一個(gè)”。然而問(wèn)題依然存在,那就是它是否能夠滿足“陸地行星發(fā)現(xiàn)者”的要求,“陸地行星發(fā)現(xiàn)者”是美國(guó)宇航局的一項(xiàng)觀測(cè)其他類地行星的空間計(jì)劃。比利時(shí)de Liège大學(xué)的天體物理學(xué)家Dimitri Mawet認(rèn)為,“光學(xué)旋渦是非常有希望的,但是我們還需要進(jìn)行更多的研究工作。”