多目标太阳系外行星搜寻系统的研制与应用

太阳系外行星的搜寻是目前国际上天文学的热点课题。利用LAMOST望远镜及中分辨率多目标光谱仪和研制多目标固定延迟Michelson干涉仪组成多目标太阳系外行星搜寻系统。这种新技术，可使将来寻找行星的速度提高1-2个数量级，拓展LAMOST 的科学目标。在LAMOST试观测期间，可利用它来尝试搜寻太阳系外行星。如果成功，将使目前已有的样本数目大大提高，而且依靠LAMOST望远镜20平方度的大视场，该仪器将成为世界上最有效的太阳系外行星搜寻系统，可望在3年里搜索到几千颗具有行星系统的恒星候选体。对搜寻到的样本，还可利用国内的小望远镜进行测光研究，寻找行星跨越主星的现象。这将为太阳系外行星形成的研究和地外生命的搜寻奠定基础。

太阳系外行星与基本天文物理量、暗能量、暗物质、早期宇宙（第一缕曙光）、星系形成与演化、黑洞、恒星与行星的形成演化等研究方向一起构成了未来国际天文学与天体物理学的发展蓝图。迅速增长的太阳系外行星样本库，为行星形成研究、寻找适于人类居住的地外行星提供更为丰富的观测资料。项目组通过多目标太阳系外行星搜寻系统的研制工作基本掌握一种新型视向速度测量方法——外部色散干涉技术（External Dispersed Interferometry, EDI），探索郭守敬望远镜（LAMOST）开展多目标太阳系外行星搜寻的技术可行性。按照预期的郭守敬望远镜双工作模式计划，即光谱巡天观测模式和太阳系外行星搜寻工作模式，完成多目标太阳系外行星搜寻系统的硬件研制和软件开发，在依托单位光谱实验室内完成仪器的性能测试。该系统包括多目标固定延迟迈克尔逊干涉仪、郭守敬望远镜多目标低分辨率光纤光谱仪（中分辨率工作模式，R=5000-10000）、光纤望远镜终端仪器切换机构、基于多光纤光学耦合的碘盒部件和多目标干涉光谱处理软件等，整体性能指标达到：工作波段502-553nm，同时观测目标最大数量21个，固定延迟（光程差）1.9mm，干涉条纹位相稳定性小于0.05个波长/25分钟。同时开展多项相关技术的研究，包括：多目标固定延迟迈克尔逊干涉仪小型化研究、光学玻璃配对选择与光程差受温度影响的关系研究、两种光纤耦合方式的研究和干涉光谱数据处理中若干新问题的研究。在国际学术交流与人才培养方面，共16人次参加8个与研究相关的国际学术会议；共计培养博士研究生2名，硕士研究生4名。