Gemini Planet Imager
Gemini Planet Imager este o instrumentație optică adaptivă de nouă generație aplicată telescopului sudic Gemeni , în Chile , cu scopul de a vizualiza exoplanete care orbitează în jurul stelelor din apropiere. Grupul de lucru GPI a desfășurat o campanie de observare de aproximativ 900 de ore în anii 2014-2016 pentru a căuta și caracteriza exoplanete în jurul a aproximativ 600 de stele. [1]
GPI a fost construit de un consorțiu de institute din SUA și Canada și finanțat de Gemini Observatory, un parteneriat internațional cuprinzând SUA, Marea Britanie, Canada, Australia, Argentina, Brazilia și Chile. Sondajul GPI pe două ani Exoplanet finanțat de NSF , NASA , Universitatea din California și laboratoarele de cercetare și dezvoltare ale Laboratorului Național Lawrence Livermore . După 7 ani de dezvoltare și testare, instrumentul a fost instalat pe Gemini South în august 2013 cu prima lumină în noiembrie și începutul studiilor în 2014. [1] Sondajul GPI Exoplanet a fost lansat în noiembrie același an, pentru a caracteriza tinere exoplanete de dimensiuni similare cu Jupiter.
Caracteristici tehnice
Sistemul de optică adaptivă folosește oglinzi deformabile pentru a elimina turbulențele atmosferice ( vizualizare ), măști coronografice pentru a bloca lumina difractată de stelele studiate și un spectrograf de câmp integral .
GPI a fost aplicat pe Gemini South, un telescop cu oglindă cu un diametru de 8 metri situat pe Cerro Pachon ( Anzi Chilieni ) la o altitudine de 2.715 metri. Ulterior, GPI poate fi utilizat și pe telescopul gemene Gemini Nord, situat la Observatorul Mauna Kea , din Hawaii.
GPI detectează direct lumina de pe o exoplanetă pentru a-i determina masa și compoziția, cu scopul final de a determina modul în care sistemul nostru planetar se raportează la sistemele extrasolare.
În iunie 2016, peste 3200 de exoplanete au fost caracterizate cu alți observatori (cum ar fi Kepler ), dintre care aproximativ 80% prin metoda de tranzit, care detectează dimensiunea și orbita planetei, și tehnica directă Doppler (Aproximativ 20%), care vă permite să detectați masa și orbita planetei: putând detecta direct o planetă din strălucirea reflectată a stelei sale, spectroscopia poate fi utilizată pentru a măsura dimensiunea planetei, temperatura, gravitația și chiar compoziția atmosferei sale. Prin investigarea multor stele va fi posibil să înțelegem prin comparație cât de comun sau neobișnuit este sistemul nostru planetar.
GPI va oferi imagini cu o limită de difracție între 0,9 și 2,4 microni. Performanța sistemului optic Gemeni îi permite să funcționeze cu stele cu magnitudine aparentă mai mică de 9,5 (I <9,5 MAG). Sistemul este capabil să vadă obiecte de zece milioane de ori mai slabe decât steaua lor mamă atunci când distanța lor este între 0,2-1 secunde de arc ; poate efectua, de asemenea, investigații spectroscopice asupra oricărui obiect observat. Acest lucru face posibilă detectarea planetelor tinere fierbinți (până la un miliard de ani) prin lumina lor infraroșie. Polarizarea luminii poate fi, de asemenea, detectată pentru a studia discurile de praf slabe de la comete și centurile de asteroizi din alte sisteme solare.
GPI va produce primul sondaj complet al exoplanetelor uriașe distante de la 5 la 40 de unități astronomice de steaua sistemului extrasolar căruia îi aparține: tocmai în acest interval este prezent acest tip de planete în sistemul nostru solar. Zeci dintre aceste exoplanete vor fi suficient de strălucitoare pentru a efectua măsurători spectroscopice suplimentare ale raportului semnal-zgomot , permițând studii detaliate ale astrofizicii exoplanetare mai târziu.
Obiective
În prezent, căutările de exoplanete sunt limitate de instrumentele care fac imposibilă detectarea exoplanetelor situate la distanțe de steaua lor gazdă comparabile cu axele semi-majore ale giganților gazoși ai sistemului solar , adică mai mari de aproximativ 5 UA . Mai mult, cercetarea utilizând metoda vitezei radiale necesită observarea unei stele pentru cel puțin o perioadă de revoluție , care este de aproximativ 30 de ani pentru o planetă a cărei distanță este comparabilă cu cea a lui Saturn; în plus, instrumentele optice adaptive actuale sunt ineficiente la mici deschideri unghiulare (exoplanete apropiate de steaua lor) limitând observațiile la axe semi-majore mai mari de aproximativ 30 de unități astronomice.
Contrastul ridicat al Gemini Planet Imager cu micile deschideri unghiulare va permite depășirea acestor limitări permițând detectarea giganților gazoși având semi-axe majore între 5 și 30 de unități astronomice .
Gemini Planet Imager vizează mai mult detectarea tinerilor jupiteri fierbinți , cu vârsta cuprinsă între 1 și 1 miliard. Motivul pentru aceasta este că planetele tinere rețin căldura și se răcesc încet. În timp ce o planetă este încă fierbinte, rămâne strălucitoare și, prin urmare, este mai ușor de detectat. Acest lucru limitează obiectivul GPI la planetele mai tinere, dar va oferi și informații despre modul în care evoluează giganții gazoși. În special, spectrograful va permite determinarea temperaturii și gravitației suprafeței , care oferă informații privind atmosfera și evoluția termică a giganților gazoși.
Pe lângă detectarea exoplanetelor, GPI va putea studia discurile protoplanetare , discurile tranzitorii și discurile de resturi din jurul stelelor tinere, oferind informații despre teoriile formării planetei . Tehnica utilizată pentru a studia aceste discuri se numește reprezentare diferențială de polarizare . Un alt obiectiv este studiul obiectelor sistemului solar cu rezoluție spațială ridicată și un raport Strehl ridicat , un parametru utilizat în observatoarele moderne care utilizează optică adaptativă. Alte ținte importante de studiu pentru GPI sunt asteroizii și lunile lor, sateliții lui Jupiter și Saturn , Uranus și Neptun . Un obiectiv secundar se referă, de asemenea, la studiul pierderii de masă stelară în timpul evoluției lor.
Cercetare și rezultate științifice
Prima exoplanetă descoperită de GPI a fost 51 Eridani b , în constelația Eridanus , în decembrie 2014 [2] , având cea mai intensă semnătură de metan până în prezent detectată vreodată pe o exoplanetă.
În ianuarie 2019 , 531 de stele au fost studiate de GPI și, observând planete pe orbite mai externe, s-a dedus definitiv că planetele gigantice cu orbite largi sunt mai răspândite în jurul stelelor cu masă mare, de cel puțin 1,5-2 ori față de Soare , dar foarte rar în jurul stelelor mai mici. În urma acestui program, se lucrează pentru a face instrumentul mai sensibil pentru exoplanete mai mici și mai reci. [3]
Notă
- ^ A b (EN) Planet Imager „Despre , pe planetimager.org. Adus la 10 decembrie 2016 .
- ^ (EN) Universitatea Stanford, Astronomii descoperă exoplaneta „tânărul Jupiter” în Stanford News, 13 august 2015. Adus pe 11 decembrie 2016.
- ^ TINERII AR FI RARE PENTRU MASELOR SOLARE - Sistemul solar este special? , pe media.inaf.it , 18 iunie 2019.
