强度干涉测量理论再探

随着当前对天文强度干涉测量的兴趣复兴，重新审视 1950 和 1960 年代发展的相关理论颇有意思。本文认为，强度干涉测量可理解为非相干光的夫琅禾费衍射的扩展。干涉图样仍会产生，但它们类似散斑且瞬态，在 $1/\Delta\nu$（其中 $\Delta\nu$ 为频率带宽）的时间尺度上变化，即相干时间。亮条纹在每相干时间平均少于一个光子，因此条纹在可被观测前就已改变。但极偶尔地，两个甚至更多光子可能在一个相干时间内从干涉图样中被探测到。这些稀有符合光子提供了关于潜在瞬态干涉图样、进而关于源亮度分布的信息。以瞬态亚光子干涉图样思考，易于看出强度干涉测量为何具有大光程容差且不受大气视宁度影响。其不寻常的信噪比特性也变得明显。我们用三个模拟示例阐释不可观测但在概念上有用的瞬态干涉图样及其可观测的相关信号：（i）像 Achernar 的拉长源，（ii）像 Algol 的三星系统，（iii）粗略模拟系外行星凌星或或许 M87 黑洞环境的月牙形源。其中，（i）和（ii）是当前计划设备的良好目标，而（iii）对更长期而言值得思考。