보현산 고분산 편광 분광기 PKAS 20, 117, 2005 0707.4220v1.pdf

별빛의 편광 1. zeeman effect 자기장 세기에 비례하여 스펙트럼선의 분리  파장 분리 ; 측정의 어려움  편광관측 : 쉽게 분리 원형 편광 ;시선의 자기장세기 선형 편광 ; 시선 수직의 자기장 세기 2. Synchrotron 복사 3. 산란 : 천체 주변 물질에 의한 산란광

스톡스 인자 -1

스톡스 인자 -2 S I N 2 b = pE / p

BOES

BOES Quasi-littrow  0.6 도 입사  최소 크기의 격자와 프리즘 (가격 최소화) 광섬유에서 나오 F/8 빛 비축(off-axis) 조준경 (136mm diameter beam)  echelle 격자(41.59 gr/mm R4 echelle 203*813 mm )로 0,6도(quasi-litthrow , out of plane) 각으로 입사  분산 back to 제1조준경  평면경  제2조준경(transfer collimator = 제1 조준경과 같은 광학계=cut from a common f/1.8 parent parabola of 600 mm diameter, optical axes of both are co-linear)  2개의 prism cross-disperser (pair of 55도 프리즘 == uniform order separation  camera (f/1.6 effective f length=389mm. 6 lenes in 3 groups = 9.5 도의 field of view &spans 3500-10,500 A= 86 orders of 46th – 131st )  CCD (inter order stray light < 2% of those of the neighbor orders )

BOES

BOES – Features Wide wavelength range (3,500 ~ 10,500 Å) in one shot Throughput(R*slit width in arcsec) = 125,000 High Efficiency ~ 15% Quasi-Littrow, Ag Coating, STU fiber, E2V 2k*4kCCD(15 micron, 4.0 e- RN) 9 fibers : 80μm,100, 150x2ea, 200μm x 2ea, 300μm x 2ea High Throughput (RS = 125,000) R=30k(300μm=4.2”),44k(200μm=2.9”),60k(150 μm=2.1”), 75k(100 μm=1.4”), 90k(80μm=1.1”) BOES & Long Slit Spectrograph modes switchs within 5 sec. Stray light level < 2 %

BOES - Stucture CIM (Cassegrain Interface Module) - Slit Monitoring System - Calibration Lamp System - Long Slit Spectrograph Above CIM ; polarization optics (BOESP) : with a rotatable quarter wave plate(QWP) and a Savart plate(SVTP) Fiber : STU, 18.5 m - 80 μm(FOV 1.1”, R=90k) x 1ea - 200 μm(FOV 2.9”, R=44k) x 2ea - 300 μm(FOV 4.3”, R=30k) x 2ea BOES Room : 20 ± 0.5℃ huimidity < 50%)

CIM – Cassegrain Interface Module Slit Monitoring System Calibration Lamp System Long Slit Spectrograph

보현산 편광기 광학계-1 1.8m 망원경의 AGU(acqusition and guiding unit) 에 편광기 설치 + BOES 로 고분산 편광 관측 요드통으로 시선 속도(4m/s까지)를 정밀하게 분리 4000 – 8000 A :

Lambda/4 판과 Savart 판 복굴절 : 정상광(ordinary wave) 와 비 정상광(extra ordinary wave) 에 따라 굴절률이 다른 현상 정상광과 비정상광은 광축(optics axis)와 편광 방향의 각도에 따라 결정됨 복굴절을 보이는 것은 방해석(calcite) 과 석영(Quartz)

Lambda /4 판 두께를 정밀하게 가공하여 정상광과 비정상광의 굴절률 차에 두께를 곱한 광경로 차이(optical path difference) 가 lambda/4 의 위상차가 나게 하여 선형편을 원형 편광으로, 또는 원형편광을 선형 편광으로 바꾸는 일을 한다.(단일 결정으로 제작된 lambda/4 판은 유효파장범위가 좁다) 문제 : 물결무늬가 나타남 AAT & WHT의 분광편광기 와 Pic du Mide 의 MuSiCoS 분광편광기 : 독일의 bernard Halle Nachfl 강도변화 2% 정도의 물결무늬 발생 하와이대 2.2m 의 LIPS 분광 편광기 :우크라이나의 astroribor 사의 APSAW : 편광정밀도 0.1% 이하 달성

Savart 판 복굴절 성질이 있는 방해석을 광축 방향을 달리하여 두장을 붙여 놓은 판.  입사된 선형편광 방향에 따라 다른 방향으로 빛의 경로를 나눈다. 선형편광(linear polarizer)기능과 광선분리기능(beam splitter)을 동시 수행, 즉 선형편광기에서 0도와 90도를 두번에 측정하는 것을 Savart 판을 이용하여 한번의 측정이 가능

보현산 편광기 광학계-2 Savart 판 : 선형 편광기 기능과 광선 분리 기능 왼쪽에서 편광되지않은 빛이 입사 : 수평으로 편광된 빛은 정상광으로 직진하여 통과, 수직으로 편광된 빛은 비정상광으로 굴절이 일어나 광로 이동발생 두번째 판에서 정상광으로 첫번째 판을 통과한 빛은 비정상광이 되어 광로 이동이 있으며 , 비정상광으로 첫째판을 지난 빛은 정상광으로 직진한다. 두 판의 두께를 갖게하여 최종적 두 빛의 광로 간격이 d 의 21/2 가 된다.

BOES : 3600-10100 A  2k*4K CCD 수차간격 : 116차 인 4020A 에서 460 micron (30.6 pixel)이 점차 좁아져서 58차인 8050A 에서 가장 좁은 265 micron(17.7 pixel) 다시 넓어져 46차인 9930A 에서 290 micron (19.3 pixel)  150 과 200 micron 쌍 만 사용해야 함

편광 관측 방법 선형 편광기로 측정시  보현산 분광편광기는 선현편광기 대신 Savart 판을 사용 , 관측시 스톡스 인자에 따른 광학계 위치와 회전각 

보현산 편광기 사용

보현산 편광자료 분석

2-3m class telescope with stationary spectropolarimeter & others.

Longitudinal field (// line of sight) +- s : circular polaized) Relative to the rest wavelength lo of a spectral line by In the stellar circular polarization spectra(Stokes V spectra or V spectra) they form non-zero feaures within magneto-sensitive spectral lines.  most cases, well-known S-shaped features at the cores of spectral lines Amplitudes, forms depend on magnetic field strengths, Lande factors, gradients of the line profiles and spectral resolution of a spectrograph  Model methods of Doppler-Zeeman spectropolarimetric tomography (Euchner et al 2002) LSD method (Donati et al 1997)

Circular polarization spectra : obs Each exposure : two spectra on the CCD  one from the ordinary beam and the other from the extraordinary beam split by the analyzer  4 short consecutive exposures at two orthogoana l orientations of the quarter-wave plate (+45, -45, -45, +45)

Circular polarization spectra ; reduction Cosmic ray removal, Bias subtraction, flat-fielding, 2-D wavelength calibration, sky background subtraction, Spectrum extraction Results : a series of pairs of left and right circular polarized spectra Build V-stokes spectra Individual Stokes-V spectra for each of the echelle orders (Bagnulo et al 2002) Measure stellar longitudinal magnetic fields

Linear Polarization Stokes-Q/U spectra  transverse magnetic fields Special methods of data reduction(Donati et al. 1997) and the LSD method for obtaining averaged per all spectral lines linear polarization ( Four consecutive exposures at different position angles of the beam splitter rel to the sky plane ( Naydenov et al 2002)