太陽系外行星探測是國際天文學研究的熱點課題,恆星輻射光強是行星反射光強的10^6-10^10倍(10的6次方-10的10次方倍),來自行星的光將被淹沒在恆星的強背景光下,這對系外行星直接成像技術提出了挑戰。制約對系外行星直接成像的關鍵因素來自由望遠鏡孔徑等帶來的衍射,高成像對比度的星冕儀系統可以實現對恆星衍射光的削弱或有效壓制,因此,高對比度星冕儀將是對系外行星進行直接成像的關鍵所在。
中國科學院天文光學技術重點實驗室自2007年起,已成功研製出適於空間和地面望遠鏡的星冕儀系統。提出新的透過率漸變調製技術,解決了傳統連續透過率調製技術無法精確測量透過率這一難題(Ren&Zhu, PASP 2007)。該星冕儀在可見光波段獲得了穩定的實驗結果,即在4λ/D處成像對比度達到10^-7,也就是10的-7次方(Dou,Ren,Zhu,et al., SPIE,2008,2009),該結果達到了國際領先水平。
針對地面望遠鏡中心遮攔會造成進一步衍射情況,提出圓對稱透過率調製技術(Dou,Ren&Zhu, RAA,2010,已錄用)。基於該技術的星冕儀系統在5λ/D處(0.1″)成像對比度達到10^-6.5(10的-6.5次方)。該類星冕儀的成功研製,使得基於現有地面望遠鏡對系外行星進行直接成像成為可能。
星冕儀系統如圖1(高對比度星冕儀系統)所示,圖2給出了系統成像對比度實測結果。
圖2漸變調製和圓對稱調製及其點擴散函式圖像和對比度曲線(實測結果)