infravörös interferometria Magyarországon!?

Optikai/infravörös interferometria ­ Magyarországon!?

Mosoni László MTA Konkoly Obszervatórium

Penc, 2005 június 7

Heidelberg

Max­Planck­ Institut für  Astronomie

Hazai csillagászati interferometria VLBI (csak példák) –

SS 433

–

nagy vöröseltolódású rádióforrások

–

Deep Extragalactic VLBI­Optical Survey

Infravörös interferometria (2004­) –

fiatal csillagok megfigyeléses MIDI­vel 

–

APreS­MIDI pályazat 

Infravörös interferometria témái ●

csillagok átmérőinek mérése

●

kettős (többszörös) rendszerek geometriája

●

exobolygók

●

fiatal csillagok környezete (por)

●

öreg csillagok környezete (por)

●

aktív galaxismagok környezete (por)

●

forró csillagok (eta Car – a Szörnyeteg)

Interferométerek direkt

heterodyne

●

nagy sávszélesség (~20%)

●

kis sávszélesség (~1%)

●

összeadó interferométer

●

jell. szorzó interferométer

●

optikai/infravörös

●

közép­infravörös/rádió

●

hosszú bázisvonalak

●

nagyon hosszú bázisvonal

●

néhány távcső (2­6),  számos bázisvonal (1­15)

●

sok antenna (pl. 19),    sok bázisvonal (pl. 171)

Megfigyelési paraméterek    optikai   /   MIR   /   rádió ●

koherencia idő:   ~10 ms / ~0.3 s  / ~10 min

●

Fried paraméter: ~10 cm /  ~3m   /  ~km –

kis átmérőjű távcsövek

–

nagy távcső maszkolása

–

adaptív optika

Létező optikai/infravörös interferométerek:

SUSI (13x20cm, 640m)

GI2T (2x150cm, 35m)

COAST (5x40cm, 65m)

IOTA (3x45cm, 38m) OHANA     (?x?cm, ?m)

CHARA  (6x100cm, 350m)

      VLTI         (4x820cm, 100m és           4x180cm, 200m)

(UTs)

(Auxiliary telescopes, ATs)

VLTI műszerei ●

VINCI (VLT Interferometer Comissioning Instrument)

●

MIDI (MIDinfrared Interferomtric Instrument)

●

AMBER (közeli infravörös műszer)

●

FINITO (Fringe­tracking Instrument of NIce & TOrino)

●

●

PRIMA (Phase­Referenced Imaging and Microarsecond  Imaging) GENIE (Ground­based European Nulling  Interferometric Experiment ­ ESA)

AMBER 

MIDI

A MIDI műszer ●

ASTRON, MPIA és OCA

●

középinfravörös (N, 7­13 um)

●

fényes források (S>1Jy, UT)

●

1 spektrálisan felbontott vizibiltás pont lemérése  1 óra! (kalibráció)

●

közepes spektrális felbontás (R=30)

●

külső és belső spektrum összehasonlítása

●

fázis mérés (térképezés) PRIMA­val

Fiatal csillagok

Fiatal csillagok

MIDI eredmények: fiatal csillagok Protoplanetáris korongok vizsgálata (van Boekel et al. 2004  Nature) – – – – – –

cél: bolygórendszerek, Föld­típusú bolygók keletkezése  egy eszköz: szilikátok állapotának vizsgálata (amorf vagy kristályos) minta: 3 fiatal csillag MIDI­vel: B=100m ­> 1­2 CSE eredmény1: szilikátok azonosítva, nagy mértékben kristályos már  korai fejlődési szakaszban eredmény2: korong spektrumok jó egyezést mutatnak a Naprendszer  üstököseinek spektrumával, de azok > 5 CSE keletkeznek

MIDI eredmények: fiatal csillagok Eruptív fiatal csillagok vizsgálata ● ●

MIDI GTO V1647 Ori (Konkoly kezdeményezés)

MIDI: V1647 Ori eredmények ● ●

DDT javaslat: 2 bázisvonal ­ 9 megfigyelési próbálkozás spektrum

    Andrews et al. 2004                                           VLTI  

MIDI: V1647 Ori eredmények

MIDI: V1647 Ori eredmények ●

felbontatlan egy távcsővel, MIDI­vel felbontott  hullámhosszfüggő méret: 3­6 CSE ­> modell?

MIDI eredmények: AGN ●

NGC1068 (Jaffe et al. 2004 Nature) –

forró komponens (T > 800K, sárga)

–

meleg komponens (T = 320K, barna) 

Második generációs VLTI műszerjelöltek ●

APreS­MIDI (MIDI bővítés: OCA & MPIA)

●

VITRUV (AMBER bővítés)

●

gravitációs kísérlet

●

heterodyne interferométer

●

COAST

●

GI2T

Az APreS­MIDI tudományos programja ●

csillagok átmérőinek mérése

●

kettős (többszörös) rendszerek geometriája

●

exobolygók

●

fiatal csillagok környezete (por)

●

öreg csillagok környezete (por)

●

aktív galaxismagok környezete (por)

●

forró csillagok (eta Car – a Szörnyeteg)

APreS­MIDI Optika

Delay 

­> MIDI Cryostat VLTI ­> 

          MIDI at Paranal               

ApreS­MIDI mérés

A térképezés menete Szimulált célforrás

Szimulált megfigyelés

Fiatal csillag korongja 4 CSE  sugarú belső üreggel, @140pc

4 ATs, 3 éjszaka

Reconstructed Image

  

50 mas

Radiatív transzfer kód: MC3D  (S. Wolf, MPIA Heidelberg)

 SimVLTI3 ●  AIPS ●

 Building Block method ●  difference mapping ●

Térképezés  komplex vizibilitás

●

 Fourier amplitúdó 

●

 Fourier fázis

●

 closure phase

●

●

bispektrum                  V(3) = Vij Vjk V*ik 

Teszt: különböző algoritmusok

 Building Block method (MPIfR):  1. pixel (legjobb bispektrum illesztés), 2. pixel ... model­független

Difference mapping (Difmap) ● ●

Fourier fázis is mérhető: model­független (PRIMA)  closure phase: modellforrás fázisait illeszti a mért closure  phase­ekhez 

Teszt: különböző algoritmusok

Selfcalibration  

Selfcalibration  

Building Block

Building Block

Fourier fázissal 3x3AT

5x4AT

3x4AT

4UT

Bispektrum nem elég mindig.

Egy szerencsés eset

Modell

PRIMA

FINITO

FINITO

Closure phase: 5x3AT

Egy speciális eset

CLEAN

MEM

Hogyan tovább a Csillagdában?                                      ●

●

●

●

nem extragalaktikus VLBI: Mira változók, ...  foltos csillagok (Doppler): mi látna egy  interferométer? hosszú periódusú/szabálytalan cefeidák: modellekkel  szimulált interferometriás mérések fiatal csillagok (FUor, Vega, ....) ●

MIDI modell illesztés

APreS­MIDI Optika

Hullámfront

 Végeredmény: 

Távcsövek

Sugarak szuperpoziciója Korrekció

2 ­2πi  u/λ α   e j ) [ (δ(u/λ­uj/λ) ⊗ P(u/D)  ⊗ δ(u/λ+u /λ)]  | | Σj [ ô(u/λ) ·                                   ] j