Лазеры и волоконная оптика для астрофизики

Важной областью астрофизических исследований была и остаётся спектроскопия оптического диапазона. Гигантские телескопы строятся для сбора излучения самых отдалённых звёзд Вселенной для последующего исследования с помощью уникальных астрономических спектрографов. При этом возникает принципиальная проблема: передача чрезвычайно слабого излучения в фокусе движущегося телескопа на вход неподвижного спектрографа. Задача решается с помощью особой системы волоконно-оптической связи, причём изготовление нужных оптических волокон и их исследования составляют важную проблему волоконной оптики. Астрономическая спектроскопия включает прецизионные измерения доплеровских смещений спектральных линий в спектрах звёзд, позволяющие определить скорость движения звезды в направлении наблюдения (лучевую скорость, ЛС). Замечательной особенностью доплеровской спектроскопии является возможность прецизионных измерений весьма малых вариаций (фактически ускорений) ЛС в продолжительные интервалы времени. Примером такой вариаций ЛС звезды является действие на неё планеты. Под влиянием планеты, вращающейся вокруг звезды, она испытывает периодическое изменение движения, которое проявляется в доплеровском смещении спектра звезды. Точные измерения этого смещения позволили косвенным способом открыть планеты вне Солнечной системы (экзопланеты). При этом важной проблемой является поиск экзопланет земного типа с возможной жизнью на них. Для этого требуется точность спектральных измерений, позволяющая определять вариации ЛС на уровне сантиметров в секунду в период порядка года. Подобные измерения, проведённые на протяжении 10 – 15 лет, позволили бы прямым способом определить предполагаемое ускорение разлёта Вселенной. Однако для таких исследований требуется точность спектральных измерений, превосходящая возможности традиционной спектроскопии (йодная ячейка, спектральные лампы). Рассматриваются методы радикального улучшения астрономической доплеровской спектроскопии, позволяющие обеспечить требуемую точность измерения доплеровских смещений. Они включают разработки систем волоконно-оптической связи телескопа с астрономическим спектрографом и прецизионных калибраторов астрономических спектрографов, основанных на достижениях лазерной физики и волоконной оптики.