Was ist die Ursache für all diese scharfen, konzentrischen Ringe um helle Sterne in diesem HST-Bild?

HST-Seite der ESA heic1819 — Fotoveröffentlichung; Hubble enthüllt, dass der kosmische Fledermausschatten im Schlangenschwanz natürlich schön und atemberaubend ist, aber meine Augen werden von den Beugungsartefakten der hellen Sterne angezogen.

Ich gehe davon aus, dass die Kreuze auf vier Flügel zurückzuführen sind, die den Sekundärspiegel stützen, aber sind die engen konzentrischen Ringe auf Hubbles große Blende zurückzuführen, oder auf den kleineren Sekundärspiegel, der diese Blende blockiert, oder auf etwas anderes, vielleicht Bildverarbeitung?

Ohne eine Referenzskala ist es schwierig, eine Winkelfrequenz zu erhalten und sie mit einem Airy-ähnlichen Beugungsmuster zu vergleichen, um einen Durchmesser zu erhalten, und hier wird es rätselhafter, weil Sie einen engen Wellenlängenbereich benötigen, um für so viele eine kohärente Schwingung zu erhalten Zyklen (ich glaube, ich kann vielleicht 15 oder mehr scharfe, deutliche Ringe sehen), und Sterne nullter Ordnung sind meistens schwarze Körper.

Ist das ein bisschen ein Rätsel, oder übersehe ich etwas Offensichtliches (z. B. Filter)? Oder beides?

Hier ist ein zugeschnittener, monochromer ROI:

heic1819 — Fotoveröffentlichung; Hubble beschnitten, monochrom

Weiter gestreckt in Kontrast und Größe:

heic1819 — Fotoveröffentlichung; Hubble beschnitten, monochrom

heic1819 — Fotoveröffentlichung; Hubble

Bei den meisten Fotos wie diesem wurden starke Falschfarben sowohl für den visuellen Kontrast als auch für die "Schönheit" angewendet. Ich wäre nicht überrascht, wenn das Original von einem Schmalbandfilter / Empfänger stammt, wie Sie vermutet haben.

Antworten (1)

Das Beugungsmuster in der Brennebene, das durch eine kreisförmige Blende erzeugt wird, wird Airy Disk oder Airy Pattern genannt . Sowohl die Außenöffnung als auch die Innenbohrung plus Sekundärteil tragen zur exakten Funktion bei. Dies ist normalerweise mit bodengestützten Teleskopen nicht leicht zu beobachten, da die Seeing-Fluktuationen aufgrund von Luftturbulenzen es verwischen. Diese Bilder verwenden Filter mit einer Breite von einigen 100 Angström, sodass sie, obwohl sie nicht monochromatisch sind, schmal genug sind, um das Muster deutlich zu erkennen. Die spektrale Form des Lichts des Sterns innerhalb des Filters macht die effektive Breite der Frequenzen schmaler.

Aha, sehr schön! Das geht mathematisch. In dieser Antwort habe ich einige spezifische Hubble-Bilder aufgespürt und die Transmissionsspektren der in diesen Bildern verwendeten spezifischen Filter aufgetragen. Kann man hier wenigstens die Gruppe der Filter nennen, die einige hundert Ångström breit sind? Vielen Dank!
Um mich selbst zu überzeugen (eigentlich nur weil es Spaß macht) würde ich gerne die Berechnung machen und es passend machen. Ich kann die ursprünglichen HST-Bilder, aus denen dieses Farbbild erstellt heic1819 — Photo Releasewurde, nicht ausfindig machen, daher wären Informationen über die Transmissionsform des Filters im Allgemeinen großartig.
@uhoh - Wenn man auf das Foto klickt und nach unten scrollt sieht man die Filterliste. Es verwendete das Wide J und H auf WFC3. Das Wide J ist zentriert bei 1248,6 nm und 284,5 nm breit und das Wide H ist zentriert bei 1536,9 nm und 268,3 nm (aus dem WFC3-Handbuch). Breiter als ich dachte, aber offensichtlich immer noch schmal genug, um ein klares Airy-Muster zu liefern.
Nein, diese sind zu breit, um "15 oder mehr scharfe, deutliche Ringe" zu erhalten. Ich kann 20 auf dem rechten Stern im monochromen Bildausschnitt zählen. Aber sie können schmale Emissionslinien isolieren. Das ist mir wirklich aufgefallen, so viele Ringe und doch der letzte so schmal wie der erste!
Aha! Beachten Sie in diesem Bild, dass diese beiden Filter unterschiedliche Namen haben, [Fe II] spacetelescope.org/images/heic0910f . Die mittleren Wellenlängen sind gleich. Ist es möglich, dass im IR (1,2 bis 1,6 um) im Vergleich zum gesamten 260 nm breiten Filterbandpass so viel Licht in der Emissionslinie vorhanden ist?
Das Gas könnte von Emissionslicht dominiert werden, aber Sterne sind typischerweise ein thermisches Kontinuum mit einigen Absorptionslinien.
Entweder zeigt das Bild den falschen Filter an und es wurde ein schmaler Filter verwendet (Bandpass von nur wenigen Prozent oder weniger) oder es liegt tatsächlich eine schmale Emission vor. Ich werde in Kürze eine bessere Analyse der Bilder aufstellen.
Ich habe das Archiv bei STScI überprüft, das diese Expositionen auflistet. Der Carina-Nebel heic0901f wurde mit den Schmalbandfiltern F502n, F656N und F673N im Rot in der Kamera WFC3 aufgenommen. Der Serpens-Nebel wurde mit F125W-, F160W-Breitband- und F164N-Schmalbandfiltern im nahen IR auf WFC3 aufgenommen. Sie haben also Recht, es ist ein Schmalbandbild enthalten, das in den Anmerkungen nicht erwähnt wurde.
Hey, das sind tolle Neuigkeiten! Würden Sie erwägen, dies der Antwort hinzuzufügen, Kommentare sind "flüchtig" und zukünftige Leser lesen möglicherweise nicht alle. Ich überlege immer noch, wie ich ein Skript schreiben soll, um das Airy-Muster mit Python am besten zu "finden" (zu erkennen und zu quantifizieren). Mit dem Auge scheint die Periode bei großen Radien im Originalbild etwa 4,6 Pixel zu betragen. Wenn Sie also die Bildvergrößerung kennen, können Sie sogar bestätigen, dass das Muster quantitativ mit der Wellenlänge und dem Öffnungsdurchmesser übereinstimmt. Ich habe der Frage auch ein kontrastreiches, größenverdoppeltes Bild jedes Musters hinzugefügt.
Was ist die Ursache für all diese scharfen, konzentrischen Ringe um helle Sterne in diesem HST-Bild?
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