¿Cuál es la causa de todos estos nítidos anillos concéntricos alrededor de estrellas brillantes en esta imagen del HST?

Página HST de la ESA heic1819 — Publicación de fotos; El Hubble revela que la sombra del murciélago cósmico en la cola de la serpiente es, por supuesto, hermosa y deslumbrante, pero mis ojos se sienten atraídos por los artefactos de difracción de las estrellas brillantes.

Supongo que las cruces se deben a cuatro paletas que sostienen el espejo secundario, pero ¿los anillos concéntricos ajustados se deben a la gran apertura del Hubble, o es un espejo secundario más pequeño que bloquea esa apertura, o algo más, tal vez el procesamiento de imágenes?

Sin una escala de referencia, es difícil obtener una frecuencia angular y compararla con un patrón de difracción similar a Airy para obtener un diámetro, y ahí es donde se vuelve más desconcertante, porque se necesita un rango de longitud de onda estrecho para obtener una oscilación coherente para tantos ciclos (creo que puedo ver quizás 15 o más anillos nítidos y distintos), y las estrellas de orden cero son en su mayoría de cuerpo negro.

¿Es esto un rompecabezas o me estoy perdiendo algo obvio (por ejemplo, filtros)? ¿O ambos?

Aquí hay un ROI recortado y monocromático:

heic1819 — Publicación de fotos; Hubble recortado, monocromo

Más estirado en contraste y tamaño:

heic1819 — Publicación de fotos; Hubble recortado, monocromo

heic1819 — Publicación de fotos; Hubble

A la mayoría de las fotos como esta se les ha aplicado mucho color falso tanto para el contraste visual como para la "belleza". No me sorprendería si el original es de un filtro/receptor de banda estrecha, como supuso.

Respuestas (1)

El patrón de difracción en el plano focal creado por una apertura circular se denomina disco de aire o patrón de aire . Tanto la apertura exterior como el agujero interior más el secundario contribuyen a la función exacta. Por lo general, esto no se observa fácilmente con telescopios terrestres porque las fluctuaciones de observación debidas a la turbulencia del aire lo difuminan. Estas imágenes usan filtros que tienen unos 100 Angstroms de ancho, por lo que, aunque no son monocromáticas, son lo suficientemente estrechos para ver claramente el patrón. La forma espectral de la luz de la estrella dentro del filtro hace que el ancho efectivo de las frecuencias sea más estrecho.

¡Ajá, muy bonito! Eso funciona matemáticamente. En esta respuesta , rastreé algunas imágenes específicas del Hubble y tracé los espectros de transmisión de los filtros específicos utilizados en esas imágenes. ¿Es posible aquí al menos nombrar el grupo de filtros que tienen unos pocos cientos de Ångstroms de ancho? ¡Gracias!
Para convencerme (en realidad, solo porque es divertido) me gustaría hacer el cálculo y hacer que coincida. No puedo rastrear las imágenes HST originales que se usaron para crear esta imagen en color heic1819 — Photo Release, por lo que cualquier información sobre la forma de transmisión del filtro en general sería excelente.
@uhoh: si hace clic en la foto y se desplaza hacia abajo, verá la lista de filtros. Usó Wide J y H en WFC3. El ancho J está centrado en 1248,6 nm y tiene 284,5 nm de ancho y el ancho H está centrado en 1536,9 nm y tiene 268,3 nm (del manual WFC3). Más ancho de lo que pensaba, pero lo suficientemente angosto, evidentemente, para proporcionar un patrón Airy claro.
No, esos son demasiado anchos para obtener "15 o más anillos nítidos y distintos". Puedo contar 20 en la estrella de la derecha en la imagen monocromática recortada. Pero pueden aislar líneas de emisión estrechas. Esto es lo que realmente me llamó la atención, ¡tantos anillos pero el último tan estrecho como el primero!
¡Ajá! Observe en esta imagen que esos dos filtros tienen nombres diferentes, [Fe II] spacetelescope.org/images/heic0910f Las longitudes de onda centrales son las mismas. ¿Es posible que en el IR (1,2 a 1,6 um) haya tanta luz en la línea de emisión en comparación con todo el filtro de paso de banda de 260 nm de ancho?
El gas puede estar dominado por la emisión de luz, pero las estrellas suelen ser un continuo térmico con algunas líneas de absorción.
O bien la imagen enumera el filtro incorrecto y se utilizó un filtro estrecho (paso de banda de solo un pequeño porcentaje o menos), o de hecho hay una emisión estrecha. Voy a poner un mejor análisis de las imágenes en breve.
Revisé el archivo en STScI que enumera estas exposiciones. La nebulosa heic0901f Carina se tomó con filtros de banda estrecha F502n, F656N y F673N en rojo en la cámara WFC3. La Nebulosa Serpens se tomó con filtros F125W, F160W de banda ancha y F164N de banda estrecha en el IR cercano en WFC3. Entonces, tiene razón, hay una imagen de banda estrecha incluida que no se mencionó en las anotaciones.
¡Oye, eso es una gran noticia! ¿Consideraría agregar eso a la respuesta, los comentarios son "efímeros" y es posible que los lectores futuros no los lean todos? Todavía estoy pensando en cómo escribir un script para "encontrar" (detectar y cuantificar) mejor el patrón de Airy con Python. A simple vista, parece que el período en radios grandes es de aproximadamente 4,6 píxeles en la imagen original, por lo que si conoce la ampliación de la imagen, incluso podría confirmar que el patrón es consistente cuantitativamente con la longitud de onda y el diámetro de apertura. También agregué una imagen de tamaño duplicado de alto contraste de cada patrón en la pregunta.
¿Cuál es la causa de todos estos nítidos anillos concéntricos alrededor de estrellas brillantes en esta imagen del HST?
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