蜻蜓长焦阵列的研制与科学应用

低于29 mag arcsec$^{-2}$的低表面亮度可见光波段宇宙充斥着尚未被探索的天体物理现象。比该表面亮度更暗的结构由于天空相减及大气与望远镜中散射光的系统误差而极难成像。在第1章中，我展示了蜻蜓长焦阵列（简称Dragonfly）如何通过硬件与软件结合解决这些系统误差，并能够成像至30 mag arcsec$^{-2}$或更暗的水平。在第2章中，我描述了Dragonfly流水线及其针对低表面亮度成像的优化方式、其如何自动剔除问题曝光，以及其云编排。在第3章中，我利用Dragonfly以及来自星系演化探测器卫星的UV存档数据和利用甚大阵列的静止系21 cm数据，呈现了对邻近旋涡星系NGC 2841外盘的研究。尽管普遍认为气体在星系外盘中占优于恒星，我发现NGC 2841中并非如此。恒星盘延伸至五倍R25，且在所有半径处恒星质量均多于气体质量。令人惊讶的是，在30 kpc以外恒星与气体质量之比恒定，此处盘亦发生翘曲。我提出此外盘最可能的形成机制为共面卫星吸积。在第4章中，我利用Dragonfly与赫歇尔空间天文台数据，呈现了对蜘蛛HI云光学薄区域中尘埃的热发射与散射光的研究。在论文结尾（第5章），我展望Dragonfly流水线的进一步改进、星系盘形成机制的群体研究以及尘埃模型的检验。