|
На телескопе VLT установили инструмент для поиска планет
|
|
|
|
Исследования экзопланет проделали большой путь за короткое время. На сегодняшний день подтверждено наличие 5523 экзопланет в 4117 системах, еще 9867 кандидатов ожидают подтверждения. Поскольку все эти планеты доступны для изучения, исследователи экзопланет смещают свое внимание с обнаружения на характеристику, то есть на поиск потенциальных признаков жизни и биологической активности (биосигнатур). В ближайшие годы ожидаются некоторые крупные прорывы, отчасти благодаря обсерваториям следующего поколения, таким как космический телескоп НАСА Джеймса Уэбба и Нэнси Грейс Роман, а также миссия ЕКА по планетарным транзитам и колебаниям звезд (PLATO). Несколько наземных объектов также будут иметь жизненно важное значение для характеристики экзопланет, таких как Чрезвычайно Большой Телескоп (ELT), Гигантский Магелланов Телескоп (GMT) и Тридцатиметровый Телескоп (TMT). Но есть также существующие обсерватории, которые можно модернизировать для проведения жизненно важных исследований экзопланет.
|
|
|
|
Эта идея была исследована в недавней статье международной группы астрономов, которая представила первые световые результаты системы визуализации и спектроскопии экзопланет высокого разрешения (HiRISE), недавно установленной на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) с помощью камеры научного эксперимента с изображением высокого разрешения на марсианском разведывательном орбитальном аппарате (MRO) НАСА. Исследование возглавил доктор Артур Виган, постоянный исследователь Национального центра научных исследований, базирующегося в Лаборатории астрофизики Марселя. К нему присоединились исследователи из Европейской южной обсерватории (ESO), Национального института астрофизики (INAF), Академии наук, Высшей нормальной школы, Института астрономии UH, Научного института космического телескопа (STScI) и нескольких университетов. и лаборатории. Препринт их статьи недавно появился в Интернете и сейчас рассматривается для публикации в журнале Astronomy & Astrophysicals.
|
|
|
Исследования экзопланет перешли к описанию характеристик благодаря усовершенствованиям приборов и машинного обучения. Имея такую большую выборку планет, ученые теперь характеризуют атмосферы отдельных планет и могут делать статистические выводы на больших выборках. Эти улучшения также приводят к переходу к методам, при которых экзопланеты изучаются с использованием прямых изображений больше, чем когда-либо прежде. Этот метод заключается в обнаружении экзопланет путем визуализации света, отраженного от их атмосфер и поверхностей. Это контрастирует с косвенными методами, такими как транзитная фотометрия или доплеровская спектроскопия (также известные как метод транзита и метод лучевой скорости), которые до сих пор были ответственны за большинство обнаружений и подтверждений экзопланет. Основным преимуществом прямых изображений является то, что астрономы могут исследовать отраженный свет с помощью спектрометров, чтобы определить химический состав атмосферы экзопланеты. Сказал доктор Виган по электронной почте:
|
|
|
|
«Обнаружение этих объектов и измерение точных спектров по-прежнему является довольно сложной задачей, поскольку они, как правило, находятся на чрезвычайно малом угловом расстоянии от своей звезды и имеют огромную разницу в яркости. маяк, когда вы наблюдаете на расстоянии 700 км!В области прямой визуализации сочетание высококонтрастной визуализации, которая позволяет обнаруживать эти планеты, со спектроскопией высокого разрешения сейчас является очень горячей темой.Это именно то, что HiRISE включается на VLT». Прибор HiRISE предназначен для характеристики внесолнечных планет-гигантов (EGP) в инфракрасном H-диапазоне, окне атмосферного пропускания, которое астрономы используют для измерения поглощения водяным паром, вулканической активности и других атмосферных явлений. Он сочетает в себе спектро-поляриметрический высококонтрастный сканер экзопланет REsearch (SPHERE) с недавно модернизированным криогенным инфракрасным эшелле-спектрографом высокого разрешения (CRIRES) с использованием одномодовых оптических волокон. Добавление этого инструмента значительно расширит возможности визуализации VLT, которые в настоящее время ограничены с точки зрения спектрального разрешения по сравнению с другими обсерваториями.
|
|
|
|
По словам доктора Виган, это особенно относится к SPHERE, которая занимается поиском экзопланет с помощью прямых изображений, но имеет максимальное разрешение всего ~70. «Другие инструменты, такие как SINFONI (вышедший из строя) или теперь ERIS, обеспечивают более высокое разрешение, но на самом деле они не оптимизированы для изображений экзопланет, а GRAVITY дала отличные результаты с интерферометрией, но, за исключением нескольких случаев, она ограничена разрешением в несколько единиц. сто", - сказал он. «Напротив, HiRISE обеспечивает разрешение 100 000! Это открывает двери для гораздо более детальной спектральной характеристики и измерения динамических параметров, таких как скорость, с которой эти планеты вращаются вокруг своей звезды и как быстро они вращаются».
|
|
|
|
Помимо характеристики атмосферы, эти измерения помогут астрономам исследовать формирование, состав и эволюцию EGP, раскрывая некоторые важные загадки и помогая астрономам уточнить свои модели формирования Солнечной системы. На основе первого света, полученного с помощью нового инструмента HiRISE, команда продемонстрировала, как его включение в VLT привело к улучшению астрометрии, временной стабильности, оптических аберраций и передачи. Более того, их статья демонстрирует, как существующие инструменты и обсерватории могут быть модернизированы для обеспечения высококонтрастных изображений или спектроскопии с высокой дисперсией, соединяя их с помощью оптических волокон. Это предлагает экономически эффективную альтернативу созданию совершенно новых объектов с нуля, как в случае с ELT, GMT и TMT. Как показали эти примеры, создание новых объектов является дорогостоящим, подвержено задержкам и может вызвать разногласия, когда речь идет о том, где строятся объекты (чувствительные экосистемы, охраняемая среда, земли коренных народов и т. д.). Как объяснил доктор Виган:
|
|
|
|
«Проектирование, изготовление, тестирование и установка совершенно нового инструмента на большом наземном телескопе — это долго и затратно: 10 лет и ~20 миллионов евро (включая 10 миллионов на оборудование) для инструмента СФЕРА на VLT. Это даже не принимая во внимание, что для нового инструмента вам понадобится доступная фокусировка на телескопе. Преимущество объединения существующих инструментов заключается в том, что вы можете работать намного быстрее и намного дешевле, при этом создавая отличный инструмент, который выигрывает от существующих». В случае HiRISE, добавил он, разработка заняла около пяти лет и стоила около 1 миллиона евро (1,16 миллиона долларов), включая 200 000 евро на оплату оборудования и затрат на рабочую силу. Напротив, Европейская южная обсерватория оценила стоимость строительства ELT в 1,5 миллиарда долларов в 2020 году (1,42 миллиарда евро). Это произошло после того, как ESO одобрило увеличение бюджета на 10%, и объект не будет достроен еще несколько лет. Тем временем д-р Виган и ESO надеются начать наблюдения с помощью модернизированной VLT к ноябрю, которая послужит ориентиром для других обсерваторий:
|
|
|
|
«Надеюсь, HiRISE проложит путь для будущих инструментов, например, для чрезвычайно больших телескопов (ELT). Мы многому научились при проектировании инструмента, и теперь мы будем исследовать его ограничения. Европейский ELT, построенный ESO, в какой-то момент будет иметь инструмент для визуализации экзопланет, нацеленный на обнаружение аналогов Земли вокруг близлежащих звезд. Уже предусмотрено, что инструмент будет включать режим спектроскопии высокого разрешения, чтобы помочь улучшить обнаружение. Все, что мы сделали и узнали с помощью HiRISE, станет отличной отправной точкой ."
|
|
|
|
Источник
|
