近红外波段抑制 OH 辐射的理由

我们计算了利用光纤布拉格光栅选择性去除夜天光谱中的羟基发射线，从而在近红外天文学中取得的进展。光纤布拉格光栅应在高分辨率 (R=10,000) 下去除 OH 线，具有高抑制比 (30dB)，同时在谱线之间保持高透过率 (~90%)。目前正在制造的器件应能去除 J 波段和 H 波段中各 150 条谱线，有效地使夜天表面亮度变暗约 4 个星等。这种背景降低幅度大于自适应光学相对于自然视宁度的改进；对于宇宙学的未来而言，光子学 OH 抑制至少与自适应光学同等重要。我们提出了近红外天光谱的模型，并表明线间连续谱非常微弱（在黄道面上约为 ~80 ph/s/m^s/arcsec/micron）。我们表明，由于光的散射，通过高色散即“分辨掉”天光谱线无法达到探测线间连续谱所需的灵敏度水平。必须在色散之前抑制 OH 线。我们模拟了利用光纤布拉格光栅对初代天体、高红移星系以及冷低质量恒星的观测。这些模拟涵盖了从目标到探测器的完整端到端系统。结果表明，光纤布拉格光栅 OH 抑制将显著推进我们在许多天体物理学领域的知识，特别是将使对宇宙初光和再电离时期的静止帧紫外观测成为可能。