Астроспектрограф

АСТРОСПЕКТРОГРАФ, спектральный прибор для регистрации спектров небесных светил. Устанавливается в фокусе телескопа так, чтобы действительное изображение объекта попадало в его входную щель. Основные детали астроспектрографа - коллиматор, формирующий пучок параллельных лучей света, диспергирующий элемент, разлагающий свет в спектр (дифракционная решётка, призма), камера с объективом и приёмником излучения, строящая изображение спектра объекта.

В современном астроспектрографе в качестве приёмника излучения обычно используется ПЗС-матрица (прибор с зарядовой связью), а конструкция астроспектрографа часто строится по схеме эшелле, позволяющей при высоких порядках спектра и зеркальной оптике укладывать на двумерной поверхности ПЗС-матрицы по частям весь доступный спектр излучения астрономического объекта. Для получения спектра слабого астрономического объекта требуются весьма длительные экспозиции, вплоть до многих часов. В течение экспозиции исследуемый объект меняет своё положение относительно горизонта; одновременно меняет своё положение и телескоп, направленный на этот объект. Во избежание смещения изображения со щели астроспектрографа конструкция системы телескоп - астроспектрограф должна быть предельно жёсткой. Кроме того, астроспектрограф термостатируется, так как даже изменение температуры на 0,1°С может вызвать смещение спектральной линии, которое приводит к ошибке в лучевых скоростях до 5 км/с.

Спектральное разрешение в звёздных астроспектрографах ограничивается дифракционными явлениями и конструктивными особенностями и обычно составляет R = λ/Δλ = = 100-100 000 (λ - рабочая длина волны, Δλ - интервал длин волн, соответствующий элементу разрешения). Большое разрешение достигается в стационарном куде фокусе; до 100 000-200 000 при наблюдениях с помощью современных 8-10-метровых рефлекторов. Для слабых объектов применяют разрешение от 100 до 1000, а в отдельных случаях до 10000. Для таких объектов используются сверхсветосильные камеры с очень коротким фокусным расстоянием, чаще всего Шмидта телескопы. Для спектрографирования предельно слабых объектов астроспектрограф устанавливают в первичном фокусе телескопа и даже отказываются от входной щели, на ограничивающих щёчках которой происходят потери света. Современные многощелевые (многозрачковые) астроспектрографы позволяют получать спектры одновременно нескольких сотен объектов либо изучать двумерное поле скоростей в протяжённых объектах: галактиках и их ядрах, газовых туманностях и т.п.

Разновидностями астроспектрографа являются бесщелевой спектрограф и небулярный спектрограф, а также призменные камеры. В случае спектральных наблюдений Солнца, дающего огромные световые потоки, применяют стационарные длиннофокусные спектрографы с разрешением во многие сотни тысяч.

Длины волн спектральных линий определяются с помощью приспособлений, позволяющих вводить в астроспектрограф свет от лабораторного источника, спектральное разложение которого даёт спектр сравнения. Применение специальных кювет с газами под высоким давлением даёт возможность непосредственно впечатывать спектр сравнения в исследуемый спектр. В этом случае кросскорреляционный компьютерный анализ позволяет определять лучевые скорости объекта с точностью до метра в секунду. Подобная техника широко применяется при поисках планетных систем вокруг звёзд доплеровским методом, а также при изучении пульсаций звёзд в звёздной сейсмологии.

Лит.: Мартынов Д. Я. Курс практической астрофизики. 3-е изд. М., 1977. Гл. 1.