Snímač Gemini Planet - Gemini Planet Imager

Gemini Planet Imager (GPI) je vysoce kontrastní zobrazovací přístroj, který byl postaven pro Gemini South teleskopu v Chile . Přístroj dosahuje vysokého kontrastu při malých úhlových separacích, což umožňuje přímé zobrazování a integrální polní spektroskopii extrasolárních planet kolem blízkých hvězd . Spolupráce při plánování a budování zobrazovače Gemini Planet zahrnuje Americké muzeum přírodní historie (AMNH), Dunlap Institute , Gemini Observatory , Herzberg Institute of Astrophysics (HIA), Jet Propulsion Laboratory , Lawrence Livermore National Lab (LLNL), Lowell Observatory , SETI Institute , The Space Telescope Science Institute (STSCI), University of Montreal , University of California, Berkeley , University of California, Los Angeles (UCLA), University of California, Santa Cruz (UCSC), University of Georgia .

Logo gpi.png

Specifikace

Schéma subsystémů GPI.

Snímač Gemini Planet Imager se používá v dalekohledu Gemini South Telescope, který se nachází v Cerro Pachon v Chile . První světlo spatřilo v listopadu 2013 a do běžného provozu vstoupilo v listopadu 2014. Je navrženo k přímé detekci mladých plynných gigantů pomocí jejich tepelné emise . Bude pracovat na které se blíží infračervených vlnových délkách (Y - K pásma), kde planety budou rozumně jasný, ale termoemise od Země je atmosféra není příliš silný.

Systém se skládá z několika komponent, včetně systému adaptivní optiky vysokého řádu, koronografu , kalibračního interferometru a integrálního polního spektrografu . Systém adaptivní optiky, který je postaven na LLNL, využívá deformovatelné zrcadlo MEMS od společnosti Boston Micromachines Corporation k opravě chyb vlnoplochy vyvolaných pohybem vzduchu v atmosféře a optikou v dalekohledu . Koronograf, postavený na AMNH, blokuje světlo z pozorované hvězdy, což je nezbytné, aby bylo možné vidět mnohem slabšího společníka. Před odesláním GPI na Gemini South bylo nezbytné otestovat koronograf pomocí reprodukce přesných experimentálních podmínek, ve kterých se bude používat. K tomu byl použit laditelný laserový zdroj Photon atd., Který pomohl určit, že při své nejúčinnější vlnové délce mohl zobrazovač detekovat planetu jen o něco hmotnější než Jupiter kolem 100 milionů let staré hvězdy podobné Slunci. Spektrograf vyvinutý UCLA a Montrealem snímá a snímá spektra všech detekovaných společníků ke hvězdě se spektrální rozlišovací schopností 34 - 83 v závislosti na vlnové délce. Očekávaný výkon přístroje umožní detekci společníků o jednu desetinu miliontinu jasnějších než jejich hostitelé při úhlových rozestupech zhruba 0,2 - 1 arcsekundy , až do velikosti pásma H 23.

Vědecké cíle

Dnešní hledání exoplanet je necitlivé na exoplanety umístěné ve vzdálenostech od jejich hostitelské hvězdy srovnatelné s polořadovkami hlavních plynových gigantů ve sluneční soustavě , více než asi 5 AU. Průzkumy využívající metodu radiální rychlosti vyžadují pozorování hvězdy po dobu alespoň jedné revoluční periody , což je zhruba 30 let pro planetu ve vzdálenosti Saturnu . Stávající nástroje adaptivní optiky se stávají neúčinnými při malých úhlových odstupech, což je omezuje na poloviční hlavní osy větší než 30 astronomických jednotek . Vysoký kontrast zobrazovače Gemini Planet při malých úhlových vzdálenostech mu umožní detekovat plynné obry s polovičními osami 5–30 astronomických jednotek .

Snímač Gemini Planet Imager bude nejúčinnější při detekci mladých plynných gigantů starých jeden milion až miliardu let. Důvodem je to, že mladé planety zadržují teplo ze svého vzniku a jen postupně ochlazují. Zatímco je planeta stále horká, zůstává jasná a je tak snadněji detekovatelná. To omezuje GPI na mladší cíle, ale znamená to, že přinese informace o tom, jak se formují plynní obři . Spektrograf zejména umožní stanovení teploty a povrchové gravitace , které poskytnou informace o atmosférách a tepelném vývoji plynných gigantů.

Kromě hlavního cíle zobrazování exoplanet bude GPI schopen studovat protoplanetární disky , přechodové disky a disky trosek kolem mladých hvězd. To může poskytnout vodítka o tvorbě planety . Technika používaná k zobrazování disků pomocí tohoto přístroje se nazývá polarizační diferenciální zobrazování. Dalším vědeckým případem je studium objektů sluneční soustavy při vysokém prostorovém rozlišení a vysokém Strehlově poměru . Asteroidy a jejich měsíce, satelity Jupitera a Saturnu a planety Uran a Neptun jsou dobré cíle pro GPI. Posledním případem pomocné vědy je studium úbytku hmoty z vyvinutých hvězd jejich odtokem.

Úspěchy

Planeta 51 Eridani b je první exoplaneta objevená kamerou Gemini Planet Imager. Je milionkrát slabší než jeho mateřská hvězda a vykazuje nejsilnější metanový podpis, jaký kdy byl na mimozemské planetě detekován, což by mělo poskytnout další vodítka o tom, jak se planeta formovala.

Galerie

Reference

Bibliografie

  • Graham, James R .; Macintosh, Bruce; Doyon, Rene; Gavel, Don; Larkin, James; Levine, Marty; Oppenheimer, Ben; Palmer, David; Saddlemyer, Les; Sivaramakrishnan, Anand; Veran, Jean-Pierre; Wallace, Kent (2007). „Pozemní přímá detekce exoplanet pomocí Gemini Planet Imager (GPI)“. arXiv : 0704,1454 [ astro-ph ].
  • Bruce Macintosh, James Graham, David Palmer, Rene Doyon, Don Gavel, James Larkin, Ben Oppenheimer, Leslie Saddlemyer, J. Kent Wallace, Brian Bauman, Julia Evans, Darren Erikson, Katie Morzinski, Donald Phillion, Lisa Poyneer, Anand Sivaramakrishnan, Remi Soummer, Simon Thibault, Jean-Pierre Veran (červen 2006). „Zobrazovač planety Gemini“. Sborník SPIE . Astronomické dalekohledy. 6272 : 62720L – 62720L – 12. Bibcode : 2006SPIE.6272E..0LM . doi : 10,1117 / 12,672430 . OSTI   898473 . CS1 maint: používá parametr autorů ( odkaz )