Las fases del núcleo son cantidades observables utilizadas en imágenes astronómicas de alta resolución utilizadas para la creación de imágenes de superresolución . [1] Puede verse como una generalización de las fases de cierre para matrices redundantes. Por esta razón, cuando se cumple el requisito de calidad del frente de onda, es una alternativa a la interferometría de enmascaramiento de apertura que se puede ejecutar sin una máscara mientras conserva las propiedades de rechazo del error de fase. Los observables se calculan mediante álgebra lineal a partir de la transformada de Fourier de imágenes directas. Luego se pueden utilizar para pruebas estadísticas , ajuste de modelos o reconstrucción de imágenes .
Prerrequisitos
Para extraer las fases del kernel de una imagen, se deben cumplir algunos requisitos:
- Las imágenes están muestreadas por nyquist (al menos 2 píxeles por elemento de resolución ())
- Las imágenes se toman con luz casi monocromática.
- El tiempo de exposición es más corto que la escala de tiempo de las aberraciones.
- La relación Strehl es alta (buena óptica adaptativa)
- Linealidad de la respuesta de píxeles (es decir, sin saturación )
Se sabe que las desviaciones de estos requisitos son aceptables, pero conducen a un sesgo de observación que debe corregirse mediante la observación de los calibradores.
Definición
El método se basa en un modelo discreto del plano de la pupila del instrumento y la lista correspondiente de líneas de base para proporcionar los vectores correspondientes. de errores en el plano de la pupila y del plano de la imagen Fases de Fourier. Cuando el error del frente de onda en el plano de la pupila es lo suficientemente pequeño (es decir, cuando la relación de Strehl del sistema de imágenes es lo suficientemente alta), la amplitud compleja asociada a la fase instrumental en un punto de la pupila, puede ser aproximado por . Esto permite la expresión de las aberraciones de fase del plano pupilar. al plano de la imagen Fase de Fourier como una transformación lineal descrita por la matriz :
Dónde es el vector de fase teórico de Fourier del objeto. En este formalismo, la descomposición de valores singulares se puede utilizar para encontrar una matriz satisfactorio . Las filas deconstituyen una base del núcleo de.
El vector se denomina vector de observables en fase kernel. Esta ecuación se puede utilizar para el ajuste de modelos, ya que representa la interpretación de un subespacio de la fase de Fourier que es inmune a los errores de fase instrumental de primer orden.
Aplicaciones
La técnica se utilizó por primera vez en el re-análisis de imágenes de archivo [2] del Telescopio Espacial Hubble, donde permitió el descubrimiento de varias enanas marrones en sistemas binarios cercanos .
La técnica se utiliza como una alternativa a la interferometría de enmascaramiento de apertura , [3] especialmente para estrellas más débiles porque no requiere el uso de máscaras que normalmente bloquean el 90% de la luz y, por lo tanto, permite un mayor rendimiento. También se considera una alternativa a la coronagrafía para la detección directa de exoplanetas [4] en separaciones muy pequeñas (abajo) donde los coronógrafos están limitados por los errores de frente de onda de la óptica adaptativa .
El mismo marco se puede utilizar para la detección de frente de onda. [5] En el caso de una apertura asimétrica, una pseudoinversa de se puede utilizar para reconstruir los errores del frente de onda directamente desde la imagen.
Una biblioteca de Python llamada xara está disponible en GitHub y es mantenida por Frantz Martinache para facilitar la extracción e interpretación de las fases del kernel.
El proyecto KERNEL ha recibido financiación del Consejo Europeo de Investigación para explorar el potencial de estos observables para una serie de casos de uso, incluida la detección directa de exoplanetas, reconstrucción de imágenes y detección de frente de onda de plano de imagen para óptica adaptativa .
Referencias
- ^ Martinache 2010: Fase de kernel en interferometría de Fizeau [1]
- ^ Papa 2013: Bailando en la oscuridad: Nuevos binarios enanos marrones de la interferometría de fase del núcleo [2]
- ^ Irlanda 2013: Errores de fase en imágenes de difracción limitada: límites de contraste para enmascaramiento de apertura escasa [3]
- ^ Irlanda 2014: Movimiento orbital y monitoreo de longitud de onda múltiple de LkCa15 b [4]
- ^ Martinache 2013: El sensor de frente de onda de Fourier de pupila asimétrica [5]