§ 4. Измерение видимого диаметра звезд с использованием нескольких телескопов

Очевидно, что угловое разрешение рассмотренных выше методов измерения ограничивается размерами самых больших телескопов, существующих в настоящее время. Поскольку практически невозможно существенно увеличить их размеры, Лабейри решил, что было бы значительно проще использовать два телескопа разнесенных на некоторое расстояние, которым и будет определяться разрешение.

Схема измерений может быть подобна показанной на рис. 128. Свет на выходе телескопа отражается от двух зеркал и регистрируется фотоприемником расположенным в фокусе телескопа. Свет, приходящий от телескопа проходит симметричный оптический путь. Фотоприемник находится одновременно и в фокусе телескопа Этот опыт практически аналогичен рассмотренному в § 5 гл. 3. В любой заданный момент времени турбулентность перед телескопом не точно такая же, как перед телескопом Поэтому спекл-структура в фокусе телескопа (оптический путь отличается от спекл-структуры, создаваемой телескопом (оптический путь Оптические пути лучей в обоих телескопах делают равными, благодаря чему обе спекл-структуры будут когерентными. В результате каждое пятно суммарной спекл-структуры оказывается модулированным прямолинейными параллельными интерференционными полосами, как и в случае, показанном на рис. 50. Угловое расстояние между двумя соседними полосами равно где фокусное расстояние телескопа, расстояние между их осями. Далее проделывают те же операции, что и в рассмотренном ранее случае, но только теперь с интерференционными полосами. Регистрация в плоскости изображения этой модулированной спекл-структуры при достаточно малом времени экспозиции дает свертку где функция, характеризующая систему интерференционных полос в любом пятне спекл-структуры. В данном случае эта свертка является одномерной и берется в направлении, перпендикулярном интерференционным полосам. Все другие операции такие же, как и в случае одного телескопа.

Но поскольку функция здесь характеризует интерференционные полосы, пространственная частота которых может быть очень большой, если велико, то можно получить очень хорошее разрешение. При существующей технике возможно, по-видимому, разрешение порядка угловой секунды. Правда, при большой базе могут оказаться нереально высокими требования к равенству оптических путей.

Рис. 128. Регистрация на фотопластинке спекл-структуры, создаваемой двумя телескопами и .

Однако существующие в настоящее время фотоприемники для регистрации изображений столь чувствительны, что позволяют использовать узкополосные монохроматические фильтры, допускающие юстировку по выравниванию оптических путей лучей в телескопах с точностью всего лишь около 1 мм.

Первые эксперименты были успешно выполнены Лабейри в Медонской обсерватории с двумя телескопами диаметром 25 см, которые были разнесены на 12 м.

При использовании двух телескопов свертка формируется только в одном направлении и, разумеется, высокое разрешение получается только в этом направлении. Но можно взять несколько телескопов, расположенных не на одной прямой. Так, при использовании трех телескопов,

расположенных в вершинах равностороннего треугольника, пятна спекл-структуры будут модулированы очень тонкой шестиугольной структурой, если стороны треугольника выбраны достаточно большими. С этой шестиугольной структурой и следует повторить предыдущие операции. Таким образом, в этом случае мы получим максимальное разрешение в трех направлениях, расположенных по отношению друг к другу под углом 60°.

Было показано [150], что можно восстановить изображение звезды, записав изображение, полученное при длительной экспозиции, и определив автокорреляцию изображения, полученного при короткой экспозиции. Такой метод применим только к малым изолированным объектам на темном фоне (т. е. к звездам он применим).