Simulation instrumenteller Einflüsse auf spektropolarimetrische Sonnenbeobachtungen für das VTF

Das VTF (Visbile Tuneable Filter) ist ein hochauflösendes 2D-Spektropolarimeter, welches am Kiepenheuer Institut entwickelt wird. Am zukünftigen 4m-Teleskop DKIST auf Hawaii wird es somit eines der wichtigsten wissenschaftlichen Instrumente darstellen. Das VTF setzt sich aus mehreren Fabry-Pérot-Interferometern (FPI), einem wellenlängenabhängigen schmalbandigen Vorfilter und einem Polarisationsmodulator zusammen. Auf Grund der geforderten physikalischen Messgenauigkeit mussten im Vorfeld instrumentelle Einflüsse auf die physikalische Datenerfassung studiert werden, um daraus Bedingungen an den Herstellungsprozess abzuleiten und Strategien zur Datenkalibration zu entwickeln.

Simulation von Halbwertsbreitenkarten (links) und Dopplergramme (rechts) einer Sonnenregion im Vergleich für zwei verschiedene Instrumentencharakterisierungen (1: mittlere Reihe, drei FPIs; 2: untere Reihe, zwei FPIs). Die Abbildungen links und rechts oben zeigen den Idealfall. Im Vergleich sind die fehlerinduzierten Ergebnisse für beide Instrumente gezeigt.

Hierzu wurden physikalische Messungen der ruhigen Sonne mit und ohne Instrumentenfehler simuliert. Für einen telezentrischen Aufbau der Interferometer im Strahlengang wie für das VTF geplant, ist etwa die Erfassung der Oberflächenrauigkeiten von entscheidender Bedeutung.

So zeigen die dargestellten Ergebnisse den Einfluss von Fehlern des lokalen Plattenabstandes der Fabry-Pérot-Interferometer auf das Bild der granularen Sonnenregion. Man erkennt deutlich die Unterschiede für die Konfiguration eines Triple-FPI-System (Instrument 1, mittlere Reihe) mit einer hohen spektralen Auflösung von 200.000 im Gegensatz zu einem Tandem-FPI-System (Instrument 2, untere Reihe) mit einer Auflöung von 100.000 bei einer mittleren Wellenlänge von 630,25nm.

Zur Verdeutlichung wurden in der Abbildung die idealen Halbwertsbreitenkarten (links) mit den Karten gegenübergestellt, die den simulierten instrumentellen Einflüssen von statistisch verteilten lokalen Plattenfehlern mit einem quadratischen Mittelwert von 2,5nm unterliegen. Der Vergleich der resultierenden fehlerinduzierten Dopplergeschwindigkeitskarten (rechte Spalte) der beiden Instrumente mit dem Idealfall macht die Unterschiede und somit die Relevanz dieser Studien deutlich erkennbar.

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