広視野多天体補償光学のトモグラフィック推定の開発と実証

宽视场多目标自适应光学断层成像估计的开发和演示

基本信息

批准号：
15J02510
负责人：
大野良人
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、広視野多天体補償光学に必要なトモグラフィック推定手法に関する研究を行っており、特に私が開発した新しいトモグラフィック推定手法である「複タイムステップトモグラフィック推定」の開発と実証を進めている。多天体補償光学は地球大気のゆらぎによって引き起こされる光の乱れの影響を補正する補償光学を、広い視野内の複数の天体方向に同時に適用する次世代の補償光学システムである。この多天体補償光学を実現するためには、複数の明るいガイド星から情報から、大気ゆらぎによる位相乱れを高さごとに推定するトモグラフィック推定が重要な技術となる。私が開発した「複タイムステップトモグラフィック推定」は、大気ゆらぎが風によって時間ともに移動しているとみなせることを利用して、複数のタイムステップでの測定値を同時に用いることで情報を増やし、トモグラフィック推定による推定精度を向上させる手法である。まず、昨年度は手法の開発と数値シミュレーションによる評価を行い、本手法によって補正性能が大幅に向上することを示した。また、2014年・2015年にハワイにあるすばる望遠鏡で行われた多天体補償光学の試験装置である「RAVEN」オンスカイ試験観測で、本手法の性能評価を行った。2016年度は4月よリフランス・LAMに長期滞在し、Carlos Correia氏と共同研究を進めた。RAVEN試験観測で得られたデータの解析を進め、マウナケア山頂での大気揺らぎプロファイルの推定を行い、多天体補償光学の補償性能について詳細な評価を行つた。特に大気ゆらぎプロファイルの推定結果からはマウナケア山頂では地表付近の揺らぎ成分の寄与が大きく、広視野の補償光学に向いた観測値であることが確認された。また、将来超大型望遠鏡での多天体補償光学に必要となる制御計算の高速化に向けたアルゴリズムの評価も進めた。

在这项研究中，我们正在研究宽视场多目标自适应光学所需的断层扫描估计方法，特别是，我们正在开发和演示我开发的一种新的断层扫描估计方法，“多次-步断层扫描估计。”是。多目标自适应光学是下一代自适应光学系统，可将自适应光学同时应用于宽视场内的多个天体，以校正地球大气波动引起的光湍流影响。为了实现多目标自适应光学，层析成像估计是一项重要技术，它根据多个明亮导星的信息来估计每个高度的大气波动引起的相位扰动。我开发的“多时间步长层析成像估计”利用了大气波动可以被认为是由于风而随时间移动的事实，并通过同时使用多个时间步长的测量来增加信息，这是一种改进的方法。使用断层扫描估计的估计精度。首先，去年我们开发了一种方法，并通过数值模拟对其进行了评估，结果表明该方法显着提高了校正性能。我们还在 2014 年和 2015 年在夏威夷斯巴鲁望远镜进行的多目标自适应光学测试仪器 RAVEN 的空中测试观测中评估了该方法的性能。 2016年4月，他在法国LAM长期工作，与Carlos Correia进行联合研究。我们对RAVEN测试观测数据进行分析，估算了莫纳克亚山山顶的大气波动剖面，并对多目标自适应光学的补偿性能进行了详细评估。特别是大气波动剖面的估计结果表明，在莫纳克亚山山顶，近地面波动分量的贡献很大，证实了观测值适合宽视场自适应光学。我们还评估了旨在加速未来超大型望远镜中多目标自适应光学所需的控制计算的算法。