№ 11.2Наблюдения с ПЗС-камерой
- ? Астроном планирует провести наблюдения двойных звезд в видимой области спектра с помощью телескопа-рефлектора с диаметром зеркала 0.6 метра и фокусным расстоянием 3 метра, оснастив его ПЗС-камерой ST-9XE (размеры матрицы, состоящей из 262000 элементов, равны 10.2x10.2 мм). Какие самые тесные визуально-двойные звезды (с наименьшим угловым расстоянием между компонентами) он сможет обнаружить? Считать зеркало идеальным, а турбулентностью атмосферы пренебречь.
Решение
- Возможности раздельного наблюдения двух компонентов двойной звезды зависят не только от разрешения телескопа, но и от размеров приемника излучения, в данном случае от размера элемента изображения (или, как говорят астрономы, пикселя) ПЗС-матрицы. Вначале рассчитаем линейные размеры пикселя ПЗС-матрицы:
$$\delta = \sqrt{\frac{S}{N}} = 19.9 \text{ MKM}.$$
Здесь S- площадь всей матрицы, а N- число ее элементов. Затем найдем радиус кружка Эри (дифракционного пятна) на ПЗС-матрице:
$$r = 1.22 \cdot \lambda \cdot \frac{F}{D} .$$

Здесь F — фокусное расстояние объектива, D — его диаметр. Примем длину волны $\lambda$ равной 0.55 микрон, что соответствует максимуму чувствительности человеческого глаза (или цветовой полосе V широкополосной фотометрической системы UBV). Тогда величина r окажется равной 3.4 мкм, что существенно меньше размеров элемента матрицы. Следовательно, при высоком теоретическом угловом разрешении изображения обоих компонентов часто будут попадать в один и тот же пиксель, и различить их будет невозможно. Поэтому реальный предел разрешения такой системы определяется размером пикселя. Соответствующее угловое разрешение будет равно
$$d = \frac{\delta}{F} = 6.6 \cdot 10^{-6}$$ рад = 1.4".
вместо теоретического предела, равного, как легко показать, 0.2".
Если учесть, что реальное разрешение такого телескопа (связанное как с отклонением формы зеркала от идеальной, так и с наличием атмосферной турбулентности) составляет примерно 1", то можно думать, что астроном сделал оптимальный выбор ПЗС-камеры. Матрица с меньшим размером пикселя для проведения таких наблюдений вряд ли нужна.
