短波红外相机在天文领域的应用

H波段天文观测(1.625um)

C2PU 1m望远镜,科学级SWIR相机Ninox

(Lyu Abe博士提供,所有的图像都是在1.625um处拍摄)

上图:2014年10月24日在C2PU设施( 尼斯蔚蓝海岸天文台 )的1米Omicron望远镜的卡塞格伦焦点上观测到的天文H波段  (1.625um)的天王星 (Uranus)。这颗行星离太阳的距离大约是地球的20倍。

在这张照片上,它的表观直径约为2.9英寸。表面的不均匀性是由于天王星大气中的云层造成的。1000次平移和相加以及51ms曝光帧叠加。

上图:2014年10月24日,在C2PU设施的1米Omicron望远镜的卡塞格伦焦点上观测到的天文H波段(1.625um) 的猎户座星云(Orion nebulae)梯形星团的核心区域。这片天空中有许多年轻的恒星是在那个富含尘埃的环境中形成的。由于尘埃的吸收能力较低,在红外波段可以更好地观测到这一开放星团的恒星成分。至暗的恒星大约是H=13星等。4000次平移和相加、15ms曝光帧叠加。

上图:2014年10月24日在C2PU设施1米Omicron望远镜的卡塞格伦焦点上记录到的双星系统 14 Ori ( H = 4.6 星等)的 图 像 重 建 试 验。(左图)3000次15ms 曝光帧叠加, (右图)从3000张短曝光图像中重建目标。

据Lyu Abe博士说:"Raptor公司Ninox 640是一个非常令人兴奋的相机 。我现在能够在天文H波段(1.625µm)使用需要长时间稳定性的叠加拍摄良好图像。这台照相机将使我有可能发现新的东西。"

 

 LyuABE

Laboratoire Lagrange,UMR 7293

Theory and Observation in Planetology

Universite de Nice Sophia-Antipolis,CNRS,OCA

Parc Valrose,F-06108 Nice,France

http://lagrange.oca.eu

Lyu.Abe@unice.fr

Phone: +33(o)492 07 65 93 (UNS)

东启明西长庚,SWIR成像探秘金星

近些年,更多的天文学家正在研究SWIR波段。德国研究员Sebastian  Voltmer博士,一直在研究金星内部的一个紧挨着太阳的光环,以及月牙是如何变得越来越大的。他调研了大气层的轻微不规则性,如图1所示。

图1 2020年7月1日短曝光时间下月牙金星的结果

这个研究的挑战是在近红外光谱中揭示金星的地面结构。对于通过金星云层的表面观测(夜间),需要一个约1000nm的光谱窗口。

波长大于1000nm的观测非常有趣,通过红外辐射观测金星较低的云层,这些红外辐射从金星表面上方约50公里的高空逃逸出来。Ninox 640 II SWIR相机能够在一张图像中显示地表和较低的云层。

在2020年6月底和7月初,新月形的金星足够窄,它的位置离太阳足够远。这意味着天空足够黑暗,足以捕捉到西南偏南地区的夜景 。日落前的观测条件( 大气中的湍流较少 )比日落后好得多。2020年7 月1 日  , Voltmer博士拍摄到了新月形金星的独特图像和这颗热行星的红外辐射。图2和图3展示了在法国Spicheren的设备外观。

 

图2 天文望远镜上的Ninox 640 II相机

图3与望远镜相连的Ninox 640 II跟踪架

该设备能够捕捉到金星表面1000nm以外非常微弱的辐射,如图4所示。照片是用Baader Planetarium(巴德天文馆,820-1500nm)的Sloan Z滤光片和Ninox 640 II红外相机拍摄的用一个与金星夜相一致的圆圈把它对齐。拍摄12000个视频帧,以及需要大量后期处理工作。

图4 2020年7月1日在短时间内拍摄到新月形金星和热行星的热辐射

根据Voltmer博士的说法:“在2020年5月拍摄的一些金星照片中,我只使用了具有近红外灵敏度的CCD 相机,很难得到金星表面的任何信号,但是有了制冷型的Ninox 640 II SWIR相机,我得到了更好的信号。用Ninox 640 II SWIR相机我能够在一张图像中显示出地表和较低的云层。”

 

拍摄设置介绍:

开始时间:2:40 UT(持续时间20分钟)

新月开始时间:03:17 UT

望远镜:Celestron 11 EdgeHD+Baader Fluorite Flatfield Converter(FFC)

相机:Ninox 640 II SWIR相机

滤光片:Baader prototype Sloan-Z

相机设置:

地表和夜间较深云层:12000帧,90000ms,每秒10帧,

传感器温度-31.7℃+12000帧的暗场

新月型:12000帧短曝光时间,30帧/s

以上图片由Sebastian Voltmer博士提供,更多信息可以访问www.astrofilm.com。

相关产品推荐

Ninox 640 SU深度制冷红外InGaAs相机

主要特性:InGaAs,响应波长0.9~1.7um

分辨率640x512,像元尺寸15um

深度制冷至-80℃,暗电流<100e-/pixel/sec

高灵敏度模式,读出噪声<30e-

高动态范围模式,动态范围>71dB

实时图像非均匀性校正,无需载入校正文件

 

Owl 640 S高速低噪声红外InGaAs相机

分辨率640x512,像元尺寸15um

高帧频,300fps@640x512

低噪声,读出噪声<50e-

实时图像非均匀性校正,无需载入校正文件

体积小,重量轻