Instrument, nazwany Gemini Planet Imager (GPI), będzie w stanie fotografować słabo widoczne planety krążące wokół jasnych gwiazd, wgłębiać się w ich atmosfery oraz poznawać dyski protoplanetarne otaczające młode gwiazdy. Zamontowany w 8-metrowym teleskopie Gemini South w Cerro Pachon, Chile, GPI wykrywa promieniowanie podczerwone, emitowane przez młode, gorące, podobne do Jowisza planety, krążące na dalekich orbitach wokół innych gwiazd.
O zdjęciu:
Fotografia gwiazdy Beta Pictoris b i planety ją okrążającej, wykonana przez GPI. Olbrzymia planeta, wielokrotnie przekraczająca rozmiarami Jowisza, powstała zaledwie przed 10 mln lat. Zdjęcia w bliskiej podczerwieni ukazują planetę świecącą ciepłem, wytworzonym podczas jej powstania. Jasna Beta Pictoris schowana jest za maską w centrum, która blokuje promieniowanie gwiazdy centralnej. Ten system gwiezdny, odległy o 63 lata świetlne, był w centrum poszukiwań egzoplanet, odkąd tylko odkryto nadmierne promieniowanie podczerwone otaczające tą gwiazdę w 1983 roku. Promieniowanie to uznane zostało wtedy za niebezpośredni dowód na istnienie dysku planetarnego wokół wspomnianej Beta Pictoris.
Image Type: Astronomical
Image Credit: Image processing by C. Marois (NRC Canada)
Science Credit: NASA, Gemini Observatory, and M. Perrin (STScI/AURA)
„Poza tym, że jesteśmy po części związani z GPI, nasz zespół był wiodącym w wysiłkach obrazowania egzoplanet i dysków protoplanetarnych za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, a poza tym pracujemy także nad udoskonaleniem tych technik dla przyszłych misji kosmicznych obrazowania egzoplanet, które kiedyś sportretują planety podobne do Ziemi wokół najbliższych gwiazd.” – powiedział Marshall Perrin.
Astronomowie z STScI byli zaangażowani, przez ponad dekadę, w opracowanie, budowę i testowanie GPI. „Na koniec, mogąc oglądać rzeczywiste obrazy dawane przez GPI, po całej tej włożonej pracy, jest naprawdę fantastycznie.” – powiedział Anand Sivaramakrishnan, któy razem z Russ’em Makidon’em zwrócił uwagę w 2001 roku na potrzebę zaprojektowania specjalistycznego instrumentu tego rodzaju, oraz przeprowadził studium wykonalności. „Obrazy wyglądają dokładnie tak, jak przewidywaliśmy.” Sivaramakrishnan z Makidon’em, oraz Remi Soummer’em przyczynili się do opracowania koncepcji projektu i propozycji, która doprowadziła do wyboru GPI, jako nowego instrumentu dla Teleskopu Gemini. Soummer wynalazł dla potrzeb GPI rodzaj koronografu, blokującego promienie gwiazdy, a Sivaramakrishnan i Soummer razem opracowali i przetestowali optykę koronografu dla GPI, pracując wtedy w American Museum of Natural History w Nowym Jorku.
Sivaramakrishnan współ-wynalazł urządzenie optyczne, które udoskonala pomiary pozycji niewyraźnie widocznych planet w stosunku do ich macierzystych gwiazd, wykonywane przez GPI. Laurent Pueyo, poprzednio pracownik NASA’s Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie, California, był członkiem grupy, która skonstruowała dla GPI zespół do kalibracji interferometrycznej oraz czujnik czoła fali. Perrin był z kolei częścią zespołu, który zaprojektował i zbudował, dla potrzeb GPI, kamerę pełnopolowego spektrografu, oraz współ-wynalazł nowy rodzaj polarymetru obrazującego, który został częścią całego instrumentu. Christine Chen zapewniła doświadczenie zwiazane z dyskami protoplanetarnymi, oraz przyczyniła się do wypracowania planów naukowych związanych z GPI. Zespół związany z GPI w STScI składa się również z podoktoranckich i podyplomowych studentów z Uniwersytetu John’a Hopkins’a w Baltimore.
Pierwsze obserwacje przeprowadzone przez GPI miały na celowniku systemy, o których wiadomo było, że mają planety: system planetarny wokół HR 8799, planetę krążącą wokół gwiazdy Beta Pictoris, oraz słaby dysk pyłowy wokół nowonarodzonej HR 4796. Pomimo tego, że faza testów jeszcze się nie zakończyła, obecne osiągi GPI daleko przekraczają to, czego mogły dostarczyć poprzednie systemy. W 2014 roku zespół pracujący przy GPI rozpocznie na wielką skalę ogólny przekrój badawczy 600 młodych gwiazd, w celu dowiedzenia się jakie wielkie planety je orbitują.
GPI będzie także dostępny dla całego środowiska Gemini, dla innych projektów, począwszy of studiów nad dyskami protoplanetarnymi, aż po wycieki materii z masywnych, umierających gwiazd. Perrin przewodzi zespołowi, który opracował sposób dystrybucji danych związanych z GPI, oraz będzie wspierał szerzej pojętych użytkowników Projektu Gemini w kalibracji instrumentu i analizie danych. Obserwatorium Gemini i STScI są siostrzanymi organizacjami i obie są częścią AURA (Association of Universities for Research in Astronomy). Ta właśnie współpraca nad GPI jest najświeższym przykładem, jak dwie organizacje – wspólnie działając – mogą dostarczyć wiodących w świecie narzędzi badawczych, służących szerszej całej astronomicznej społeczności.
Astronomowie z STScI włączyli się również aktywnie w przygotowania związane z Teleskopem Kosmicznym James’a Webb’a, który będzie miał kilka koronografów na pokładzie. „Wiele planet, które zostaną wykryte przy pomocy GPI, będzie później doskonałymi celami dla teleskopu Webb’a, który z kolei będzie najlepszym instrumentem do sportretowania tych światów w dłuższych zakresach fal podczerwonych, uzupełniając tym samym badania prowadzone przy udziale GPI w bliskiej podczerwieni.” – mówi Soummer. „Nasze doświadczenie w eksploatacji tego typu skomplikowanego instrumentu i obserwacji planet za pomocą obu Hubble’a i GPI, pomoże nam zapewnić aby koronografy teleskopu Webb’a pracowały tak dobrze, jak to tylko możliwe, żeby jeszcze bardziej powiększyć naszą wiedzę o tych planetach.” Jeśli instrument GPI, nawet z jego systemami optyki adaptywnej, będzie w stanie wykryć światy co najwyżej wielkości Jowisza – poprzez atmosferę Ziemi, to przyszły Wielki Teleskop Kosmiczny – poza obecnie konstruowanym Teleskopem Webb’a – używając tych samych technik jak GPI – mógłby być w stanie obrazować i badać planety wielkości Ziemi, krążące wokół pobliskich gwiazd.
Astronomowie z STScI – Soummer, Perrin i Pueyo – współpracowali w tym celu, bazując na technologiach koronografów i przetwarzania danych, opracowanych na potrzeby GPI. „Extrahować spektrum bliźniaka Ziemi w przyszłej kosmicznej misji NASA jest wyzwaniem tysiąc razy trudniejszym w porównaniu do tego, co możemy osiągnąć dzisiaj z GPI.” – powiedział Pueyo, który wymyślił nowe techniki wydobycia i pomiarów widm planetarnych z potoku danych GPI, „ale mamy już plany, które doprowadzą to tego celu.” W spokrewnionych projektach, zespół STScI opracowuje również optyczne, laboratoryjne środowisko testowe, to badań instrumentów podobnych do GPI (obrazowanie z wykorzystaniem wysokiego kontrastu), przeznaczonych dla teleskopów składających się z segmentów na wzór Kosmicznego Teleskopu James’a Webb’a.
„Z eksploatacją GPI na powierzchni, z kosmicznymi teleskopami Hubble’a i Keppler’a, oraz niedługo z TESS (Transiting Exoplanet Survey Satelite) i teleskopem Webb’a, będziemy świadkami eksplozji odkrywania i badań nad egzoplanetami. Co bardziej ważne, technologie które Projekt GPI wdrożył w życie na Gemini South, kładą podwaliny pod przyszłe teleskopy kosmiczne, które będą zdolne wykryć życie na innych planetach.” – powiedział Matt Mountain, dyrektor STScI.
Komunikat STScI-2014-08
Data: 2014-01-07
Opracował i przetłumaczył: Marek Pacuk
Żródło: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2014/08/full/
