ELT 望远镜近红外高分辨率光谱学的权衡研究：视宁度受限与衍射受限仪器

HIRES 是一种高分辨率光谱仪，是 ESO 为 E-ELT 规划路线图中的首批五台仪器之一。该光谱仪理想情况下应提供从紫外极限到 2.5 微米的全光谱覆盖，分辨本领范围从 R$\sim$10,000 到 R$\sim$100,000。在可见光/蓝光波段，由于自适应光学 (AO) 无法提供有效的光线汇聚，HIRES 必然是一台庞大且受视宁度限制的仪器。本文解决的核心问题是：在近红外波段是否应采用相同的方法，还是 HIRES 应仅配备利用 AO 校正的、孔径小得多的紧凑型红外模块。在所有波长下，视宁度受限仪器的主要缺点是：\textit{i)} 在由热背景主导的波长（K 波段的红端）灵敏度较低。\textit{ii)} 红外光谱仪模块的体积和成本大得多。使用较小的、由 AO 馈送的红外模块的主要缺点是：\textit{i)} 性能向较短波长（尤其是 J 和 Y 波段）迅速下降。\textit{ii)} 对延展天体的空间采样不同（光学模块看到的天区面积大得多）。在本文中，我们进行了权衡分析，并量化了有助于提高或降低信噪比的各种效应。特别是，我们评估了 AO 馈送仪器开始优于视宁度受限仪器的交叉波长的位置。该参数对于设计覆盖 K 波段的 HIRES 部分至关重要。