Интегрально-полевая и многообъектная спектроскопия

Интегрально-полевая и многообъектная спектроскопия многократно повышают эффективность спектрографов, записывая спектр в каждой точке небольшого поля или для множества отдельных объектов одновременно.

Definition

Интегрально-полевая спектроскопия записывает спектр для каждого пространственного элемента по всему непрерывному полю, создавая куб данных положения и длины волны, в то время как многообъектная спектроскопия записывает спектры многих дискретных объектов одновременно с использованием волокон или множественных щелей.

Scope

Эта тема охватывает интегрально-полевые устройства, построенные из массивов микролинз, волоконно-оптических жгутов или делителей изображения, которые создают спектр для каждой пространственной выборки, результирующие трехмерные кубы данных, многообъектные спектрографы, использующие конфигурируемые волокна или роботизированные позиционеры или щелевые маски, а также проблемы сокращения данных и вычитания фона неба, которые возникают при использовании этих методов.

Core questions

• Как можно получить спектр в каждой точке поля одновременно?
• Чем отличаются интегрально-полевые устройства с микролинзами, волокнами и делителями изображения?
• Как записываются спектры сотен объектов одновременно?
• Какие проблемы сокращения данных возникают при использовании этих методов?

Key theories

Переформатирование интегрального поля

Массивы микролинз, волоконно-оптические жгуты или делители изображения перестраивают двухмерное поле таким образом, что обычный спектрограф может диспергировать каждую пространственную выборку, реконструируя куб данных положение-положение-длина волны.

Мультиплексная спектроскопия объектов

Волокна, расположенные роботами или установочными пластинами, или многощелевые маски направляют свет от многих объектов в один спектрограф, что на порядки увеличивает скорость обзора для спектроскопии.

Вычитание фона неба и сокращение данных

Поскольку волокна и срезы отбирают образцы из разных частей неба и прибора, точное вычитание фона и калибровка между волокнами необходимы для получения слабых спектров.

Clinical relevance

Эти методы обеспечивают проведение крупномасштабных спектроскопических обзоров галактик и звезд, а также пространственно разрешенное изучение галактик, туманностей и скоплений; интегрально-полевые кубы данных отображают поля скоростей и состав протяженных объектов за одну экспозицию.

History

Интегрально-полевая спектроскопия была впервые применена с прибором TIGER в 1980-х и 1990-х годах, за чем последовали делители изображения и крупные волоконно-оптические системы. Многообъектные спектрографы с сотнями и тысячами волокон теперь используются для проведения крупных обзоров, картирующих положения и движения огромного числа галактик и звезд.

Key figures

• Roland Bacon
• Guy Monnet

Seminal works

• bacon1995
• eversberg2015

Frequently asked questions

Что такое куб данных в интегрально-полевой спектроскопии?

Это трехмерный набор данных с двумя пространственными осями и одной осью длины волны, так что каждая точка в изображенном поле имеет полный спектр. Разрезание куба по одной длине волны дает изображение, а извлечение одной пространственной точки дает спектр, что позволяет астрономам картировать, как состав и движение меняются по всему объекту.

Как многообъектная спектроскопия ускоряет обзоры?

Вместо наблюдения одного объекта за раз, конфигурируемые волокна или многощелевые маски одновременно направляют свет от многих объектов в один спектрограф. Обзор, который занял бы годы при наблюдении одной звезды за раз, может быть завершен гораздо быстрее путем записи сотен или тысяч спектров за одну экспозицию.