El Gemini Planet Imager (GPI) es un instrumento de imágenes de alto contraste que fue construido para el Telescopio Gemini Sur en Chile . El instrumento logra un alto contraste en pequeñas separaciones angulares, lo que permite la obtención de imágenes directas y la espectroscopia de campo integral de planetas extrasolares alrededor de estrellas cercanas . [1] La colaboración involucrada en la planificación y construcción del generador de imágenes Gemini Planet incluye el Museo Americano de Historia Natural (AMNH), el Instituto Dunlap , el Observatorio Gemini , el Instituto Herzberg de Astrofísica (HIA), el Laboratorio de Propulsión a Chorro ,Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), el Observatorio Lowell , Instituto SETI , El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI), la Universidad de Montreal , Universidad de California, Berkeley , Universidad de California, Los Angeles (UCLA), Universidad de California, Santa Cruz (UCSC), Universidad de Georgia . [2]
Especificaciones
El Gemini Planet Imager se está utilizando en el Telescopio Gemini Sur, ubicado en Cerro Pachón , Chile . Vio la primera luz en noviembre de 2013 y entró en operaciones regulares en noviembre de 2014. [2] Está diseñado para detectar directamente los gigantes gaseosos jóvenes a través de su emisión térmica . Puede funcionar con NEAR infrarrojos longitudes de onda (Y - bandas K), donde los planetas serán razonablemente brillante, pero de emisión térmica de la Tierra 's atmósfera no es demasiado fuerte. [3]
El sistema consta de varios componentes, incluido un sistema de óptica adaptativa de alto orden, un coronógrafo , un interferómetro de calibración y un espectrógrafo de campo integral . El sistema de óptica adaptativa, que se está construyendo en LLNL, utiliza un espejo deformable MEMS de Boston Micromachines Corporation para corregir los errores de frente de onda inducidos por el movimiento del aire en la atmósfera y la óptica en el telescopio . El coronógrafo, que se construye en AMNH, bloquea la luz de la estrella que se está observando, lo cual es necesario para ver una compañera mucho más tenue. Antes de enviar el GPI a Gemini South era fundamental probar el coronógrafo reproduciendo las condiciones experimentales exactas en las que se iba a utilizar. Se utilizó una fuente de láser sintonizable de fotones, etc. para esto y ayudó a determinar que, en su longitud de onda más eficiente, el generador de imágenes podría detectar un planeta solo un poco más masivo que Júpiter alrededor de una estrella similar al Sol de 100 millones de años. [4] El espectrógrafo, desarrollado por UCLA y Montreal, toma imágenes y espectros de cualquier compañero detectado de la estrella, con un poder de resolución espectral de 34 - 83, dependiendo de la longitud de onda. El rendimiento esperado del instrumento permitirá la detección de compañeros una diez millonésima parte del brillo de sus anfitriones en separaciones angulares de aproximadamente 0,2-1 segundos de arco , hasta una magnitud de banda H de 23. [5]
Metas científicas
Las búsquedas actuales de exoplanetas son insensibles a los exoplanetas ubicados a distancias de su estrella anfitriona comparables a los ejes semi-principales de los gigantes gaseosos del Sistema Solar , superiores a aproximadamente 5 UA. Las encuestas que utilizan el método de velocidad radial requieren observar una estrella durante al menos un período de revolución, que es aproximadamente 30 años para un planeta a la distancia de Saturno . Los instrumentos de óptica adaptativa existentes se vuelven ineficaces en pequeñas separaciones angulares, limitándolos a ejes semi-principales mayores de aproximadamente 30 unidades astronómicas . El alto contraste del Gemini Planet Imager en pequeñas separaciones angulares le permitirá detectar gigantes gaseosos con semiejes mayores de 5 a 30 unidades astronómicas . [6]
Gemini Planet Imager será más eficaz para detectar gigantes gaseosos jóvenes, de entre un millón y mil millones de años. La razón de esto es que los planetas jóvenes retienen el calor de su formación y solo se enfrían gradualmente. Mientras un planeta todavía está caliente, permanece brillante y, por lo tanto, se detecta más fácilmente. Esto limita la GPI a objetivos más jóvenes, pero significa que proporcionará información sobre cómo se forman los gigantes gaseosos . En particular, el espectrógrafo permitirá determinar la temperatura y la gravedad de la superficie , lo que arrojará información sobre las atmósferas y la evolución térmica de los gigantes gaseosos. [6]
Además de su objetivo principal de obtener imágenes de exoplanetas, GPI será capaz de estudiar discos protoplanetarios , discos de transición y discos de escombros alrededor de estrellas jóvenes. Esto puede proporcionar pistas sobre la formación de planetas . La técnica utilizada para obtener imágenes de discos con este instrumento se denomina imagen diferencial de polarización. Otro caso científico es el de estudiar los objetos del sistema solar con una alta resolución espacial y una alta proporción de Strehl . Los asteroides y sus lunas, los satélites de Júpiter y Saturno y los planetas Urano y Neptuno son buenos objetivos para GPI. El último caso científico auxiliar es estudiar la pérdida de masa de las estrellas evolucionadas a través de su salida. [ cita requerida ]
Logros
El planeta 51 Eridani b es el primer exoplaneta descubierto por Gemini Planet Imager. Es un millón de veces más débil que su estrella madre y muestra la firma de metano más fuerte jamás detectada en un planeta alienígena, lo que debería proporcionar pistas adicionales sobre cómo se formó el planeta. [7]
Galería
Imagen GPI de la estrella HR4796a que muestra el disco de escombros visto a través de medidas de polarización.
Referencias
- ^ Macintosh y col. (2006), pág. 1.
- ^ a b "GPI: Generador de imágenes del planeta Géminis" . Consultado el 7 de marzo de 2010 .
- ^ Graham y col. (2007), pág.2.
- ^ SR Soummer; et al. (2009). Shaklan, Stuart B. (ed.). "El banco de pruebas del coronógrafo Gemini Planet Imager". Proc. SPIE 7440 Técnicas e instrumentación para la detección de exoplanetas IV . Técnicas e instrumentación para la detección de exoplanetas IV. 7440 : 74400R. Código de Bibliografía : 2009SPIE.7440E..0RS . doi : 10.1117 / 12.826700 .
- ^ Macintosh y col. (2006), pág. 3.
- ^ a b Macintosh y col. (2006), pág. 2.
- ^ Bjorn, Carey. "Los astrónomos descubren el exoplaneta 'joven Júpiter'" . ScienceDaily . Universidad de Stanford . Consultado el 17 de agosto de 2015 .
Bibliografía
- Graham, James R .; Macintosh, Bruce; Doyon, Rene; Martillo, Don; Larkin, James; Levine, Marty; Oppenheimer, Ben; Palmer, David; Saddlemyer, Les; Sivaramakrishnan, Anand; Veran, Jean-Pierre; Wallace, Kent (2007). "Detección directa basada en tierra de exoplanetas con 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 (junio de 2006). "El generador de imágenes del planeta Géminis". Procedimientos de SPIE . Telescopios astronómicos. 6272 : 62720L – 62720L – 12. Código Bibliográfico : 2006SPIE.6272E..0LM . doi : 10.1117 / 12.672430 . OSTI 898473 .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )