Gemini Planet Imager - Gemini Planet Imager
O Gemini Planet Imager (GPI) é um instrumento de imagem de alto contraste que foi construído para o Gemini South Telescope no Chile . O instrumento atinge alto contraste em pequenas separações angulares, permitindo a imagem direta e espectroscopia de campo integral de planetas extrasolares ao redor de estrelas próximas . A colaboração envolvida no planejamento e construção do gerador de imagens Gemini Planet inclui o Museu Americano de História Natural (AMNH), Instituto Dunlap , Observatório Gemini , Instituto Herzberg de Astrofísica (HIA), Laboratório de Propulsão a Jato , Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), Observatório Lowell , SETI Institute , The Space Telescope Science Institute (STSCI), a University of Montreal , University of California, Berkeley , University of California, Los Angeles (UCLA), University of California, Santa Cruz (UCSC), University of Georgia .
Especificações
O Gemini Planet Imager está sendo usado no Telescópio Gemini South, localizado em Cerro Pachon , Chile . Ele viu a primeira luz em novembro de 2013 e entrou em operação regular em novembro de 2014. Ele é projetado para detectar diretamente jovens gigantes gasosos por meio de sua emissão térmica . Ele vai operar em quase- infravermelho comprimentos de onda (Y - bandas K), onde os planetas será razoavelmente brilhante, mas emissão térmica da Terra 's atmosfera não é muito forte.
O sistema consiste em vários componentes, incluindo um sistema óptico adaptativo de alta ordem, um coronógrafo , um interferômetro de calibração e um espectrógrafo de campo integral . O sistema de óptica adaptativa, que está sendo construído no LLNL, usa um espelho deformável MEMS da Boston Micromachines Corporation para corrigir erros de frente de onda induzidos pelo movimento do ar na atmosfera e a óptica no telescópio . O coronógrafo, sendo construído no AMNH, bloqueia a luz da estrela que está sendo observada, o que é necessário para ver uma companheira muito mais fraca. Antes de enviar o GPI para a Gemini South, era essencial testar o coronógrafo, reproduzindo as condições experimentais exatas nas quais ele seria usado. Uma fonte de laser sintonizável Photon etc. foi usada para isso e ajudou a determinar que, em seu comprimento de onda mais eficiente, o gerador de imagens poderia detectar um planeta apenas ligeiramente mais massivo do que Júpiter em torno de uma estrela semelhante ao Sol de 100 milhões de anos. O espectrógrafo, desenvolvido pela UCLA e Montreal, imagens e leva espectros de qualquer companheiro detectado para a estrela, com um poder de resolução espectral de 34-83 , dependendo do comprimento de onda. O desempenho esperado do instrumento permitirá a detecção de companheiros um décimo milionésimo do brilho de seus hospedeiros em separações angulares de cerca de 0,2-1 segundos de arco , até uma magnitude de banda H de 23.
Objetivos científicos
As pesquisas atuais por exoplanetas são insensíveis aos exoplanetas localizados a distâncias de sua estrela hospedeira comparáveis aos semi-eixos principais dos gigantes gasosos no Sistema Solar , maiores que cerca de 5 UA. Pesquisas usando o método da velocidade radial requerem a observação de uma estrela ao longo de pelo menos um período de revolução, que é aproximadamente 30 anos para um planeta à distância de Saturno . Os instrumentos de óptica adaptativa existentes tornam-se ineficazes em pequenas separações angulares, limitando-os a semi-eixos maiores maiores do que cerca de 30 unidades astronômicas . O alto contraste do Gemini Planet Imager em pequenas separações angulares permitirá que ele detecte gigantes gasosos com semi-eixos maiores de 5 a 30 unidades astronômicas .
O Gemini Planet Imager será mais eficaz na detecção de jovens gigantes gasosos, de um milhão a um bilhão de anos. A razão para isso é que os planetas jovens retêm o calor de sua formação e apenas resfriam gradualmente. Enquanto um planeta ainda está quente, ele permanece brilhante e, portanto, é mais facilmente detectado. Isso limita o GPI a alvos mais jovens, mas significa que ele fornecerá informações sobre como os gigantes gasosos se formam . Em particular, o espectrógrafo permitirá a determinação da temperatura e da gravidade superficial , que fornecem informações sobre as atmosferas e a evolução térmica de gigantes gasosos.
Além de seu objetivo principal de obter imagens de exoplanetas, o GPI será capaz de estudar discos protoplanetários , discos de transição e discos de detritos em torno de estrelas jovens. Isso pode fornecer pistas sobre a formação de planetas . A técnica usada para criar imagens de discos com este instrumento é chamada de imagem diferencial de polarização. Outro caso científico é estudar objetos do sistema solar em alta resolução espacial e alta proporção de Strehl . Asteróides e suas luas, os satélites de Júpiter e Saturno e os planetas Urano e Netuno são todos bons alvos para o GPI. O caso final da ciência auxiliar é estudar a perda de massa de estrelas evoluídas por meio de seu escoamento.
Conquistas
O planeta 51 Eridani b é o primeiro exoplaneta descoberto pelo Gemini Planet Imager. É um milhão de vezes mais tênue que sua estrela-mãe e mostra a assinatura de metano mais forte já detectada em um planeta alienígena, o que deve fornecer pistas adicionais sobre como o planeta se formou.
Galeria
Imagem GPI da estrela HR4796a mostrando o disco de detritos visto por meio de medições de polarização.
Referências
Bibliografia
- 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). "Detecção direta baseada em solo de exoplanetas com o 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 (junho de 2006). "The Gemini Planet Imager". Atas de SPIE . Telescópios astronômicos. 6272 : 62720L – 62720L – 12. Bibcode : 2006SPIE.6272E..0LM . doi : 10.1117 / 12.672430 . OSTI 898473 . CS1 maint: usa o parâmetro de autores ( link )