Sind atmosphärische Turbulenzen für ExoPlanetary Transits und Radialgeschwindigkeitsmessungen irrelevant?

Es ist bekannt, dass atmosphärische Turbulenzen Photonen auf quasi zufällige Weise entlang ihres Weges durch die Atmosphäre streuen, was zu einer geringeren Bildauflösung führt , als durch reine Instrumentenüberlegungen zu erwarten gewesen wäre.

Ich habe darüber nachgedacht, ob die gleichen Effekte eine relevante Rolle bei der Begrenzung der Empfindlichkeiten für die Photometrie bei Transits oder für die Spektrometrie bei Radialgeschwindigkeitsmessungen spielen können.

Meine Gedanken bisher:

  • Transite: Da ich kein Beobachter bin, weiß ich nicht, ob atmosphärische Turbulenzen tatsächlich stark genug sind, um Quellphotonen aus der Sichtlinie zu streuen und sie unentdeckt zu machen. Dies würde am Signal-Rausch-Abstand pro Messung herumspielen und ihn über die Zeit schwanken lassen.
  • Radialgeschwindigkeit: Turbulenz sollte eine spektrale Messung vom Boden aus beeinflussen können, wenn die induzierte turbulente Verbreiterung signifikant ist im Vergleich zu der Linienbreite, die mit dem betrachteten Instrument aufgelöst werden kann. Unter Berücksichtigung der turbulenzinduzierten Dopplerverschiebung Δ v / c als 10 c m / s / c 10 7 (Ich nahm an, dass turbulente Wirbelgeschwindigkeiten vergleichbar mit typischen Winden sind) als typisch für die Erdatmosphäre, sollte dies selbst für einen hochauflösenden Spektrographen wie HARPS, der ihn hat, unbedeutend sein λ / Δ λ 10 5 .
    Kleinere Wirbel rotieren jedoch schneller, sie könnten also den Erkennbarkeitsbereich erreichen, wenn Δ v / c 10 5

Hier endet mein Fachwissen zu diesem Thema, und ich hoffe, dass jemand aus dieser Community die obigen Punkte beleuchtet. Auch das Googeln weist meist nur auf die Vorteile bei der direkten Bildgebung hin. Bonusfrage : Würde die adaptive Optik immer helfen, eventuell auftretende Probleme zu beheben?

Antworten (1)

Man kann sich turbulente Wirbel in der Atmosphäre als sehr schwache optische Linsen vorstellen, die stellare Strahlung fokussieren und defokussieren. Dies führt zu Bildverschlechterung (Seeing) und Flussschwankungen, die durch eine Apertur registriert werden. Letzterer Effekt wird Szintillationen genannt. Es ist sehr prominent für Beobachtungen mit bloßem Auge. Bei Teleskopen reduziert die Mittelung durch große Apertur die Größe der Szintillationen. Dennoch ist es der Hauptlimitierungsfaktor für hochpräzise Photometrie an Teleskopen größer als ca. 2 m. Siehe zB http://adsabs.harvard.edu/abs/2012MNRAS.426..647K

Wie bei der Spektroskopie beeinflussen atmosphärische Turbulenzen die Wellenlänge der Strahlung nicht, solange in modernen hochpräzisen Spektrographen (z. B. HARPS) die eigentliche Detektion im Vakuum stattfindet.