基于法布里-珀罗的氧气搜寻仪器FIOS原型的首批上镜观测结果

即将建成的极大望远镜(ELTs)有望具备在邻近恒星周围类地行星大气中探测分子氧等潜在生物标志气体 $\mathrm{O_2}$ 所需的集光面积。最有前景的探测方法之一是透射光谱法。为利用该方法最大化探测 $\mathrm{O_2}$ 的能力,需要光谱分辨率 $\mathrm{R}\geq 300,000$ 以完全分辨类地系外行星大气中的吸收线,并将信号与大气透射谱线区分开。当前高分辨率光谱仪通常达到约 $\mathrm{R}\sim100,000$ 的光谱分辨率。在视宁度受限的观测/仪器中提高分辨率需要大幅更大的光学元件,使这些仪器更加昂贵且难以制造和装配。相反,我们展示了一种高分辨率光谱学的新方法。我们实现了一个超高光谱分辨率增强器,耦合于高分辨率光谱仪前端。该仪器基于链式法布里-珀罗阵列,产生超精细光谱轮廓。我们展示了一个实验室演示器的上镜大气透射观测。根据配置不同,这一双臂原型达到 R=250,000-350,000 的分辨率。在仔细建模该原型行为后,我们提出了一种面向 ELTs 的八臂阵列配置法布里-珀罗干涉仪(FPI)设计,其能力超过 R=300,000。这种新型 FPI 分辨率增强器可插入现有 R=100,000 光谱仪的前端,以更高分辨率覆盖光谱轮廓,用于系外行星大气研究。