|
Новый прибор для поиска каменных экзопланет
|
|
|
|
Астрономы Европейской Южной обсерватории (ESO) сообщают, что успешно выполнены первые наблюдения с новым спектрографом ESPRESSO, предназначенным для поиска небольших каменных экзопланет. Он установлен на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) в обсерватории Параналь в Чили. ESPRESSO отличается неслыханной точностью регистрации малейших изменений в спектрах звезд, что и позволит ему находить новые экзопланеты. При работе с ним инструментом впервые будет реализован режим совместной работы всех четырех основных телескопов комплекса VLT, который таким образом станет экивалентным одиночному 16-метровому телескопу.
|
|
|
|
ESPRESSO (The Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) представляет собой эшельный спектрограф (или эшелле-спектрограф, от франц. echelle «лестница»). Каждый спектрограф должен каким-то образом разделять попадающий в него поток излучения по длинам волн. Для этой цели может служить призма, а может – дифракционная решетка, которая образуется большим количеством параллельных штрихов на зеркальной поверхности. Штрихи должны быть нанесены с очень высокой точностью. Примером дифракционной решетки может служить компакт-диск, так как на нем нанесена дорожка для записи информации с расстоянием между витками равным 1,6 мкм. Благодаря этому мы можем наблюдать дифракцию солнечного света на поверхности компакт-диска.
|
 |
|
Эшельная дифракционная решетка обладает очень высокой дисперсией и разрешающей способностью. Это достигается большим «углом блеска» решетки, то есть углом наклона грани штриха. Поскольку дифракционные картинки разных длин волны могут перекрываться, что вносит помехи в итоговые спектры, в эшельных спектрографах используется вспомогательное диспергирующая система – еще одна дифракционная решетка или призма установленная перпендикулярно основной. Сначала поток излучения попадает на нее и разделяются в первый раз, потом отдельные потоки попадают на эшельную решетку.
|
|
|
|
Над проектом ESPRESSO и его воплощением работали ученые из астрономической обсерватории Женевского и Бернского университетов, INAF–астрономической обсерватории Триеста и INAF–астрономической обсерватории Брера, Астрофизического института на Канарских островах, Института астрофизики и космических исследований университетов Порту и Лиссабона, а также ESO. Работы возглавляли Франческо Пепе (Женева), Стефано Кристиани (Триест), Рафаэль Реболо (Тенерифе) и Нуньо Сантос (Порту).
|
|
|
|
Охотиться за планетами ESPRESSO будет, измеряя лучевую скорость звезд – то есть скорость изменения расстояния между звездой и наблюдателем. Дело в том, что даже невидная нам планета, вращающаяся вокруг далекой звезды, может быть обнаружена по гравитационному эффекту. Тяготение планеты влияет на звезду, заставляя ее немного смещаться относительно их общего центра масс.
|
|
|
|
Смещения звезды могут быть зафиксированы спектроскопом благодаря эффекту Доплера. Когда звезда движется от земного наблюдателя, ее спектр смещается в сторону синего, а когда в противоположном направлении – в сторону красного. Если у таких изменений обнаруживается периодичность, это свидетельствует о наличии планеты или нескольких планет, вращающихся вокруг данной звезды.
|
|
|
|
Но, чтобы так охотиться за экзопланетами, нужен спектрограф очень высокой точности. ESPRESSO пришел на смену инструменту HARPS, работаюшему в обсерватории Ла Силья. Если HARPS способен измерять лучевую скорость звезды с точностью около одного метра в секунду, то ESPRESSO, благодаря техническим усовершенствованиям и установке на телескопе гораздо большего размера, должен достичь точности всего в несколько сантиметров в секунду. Поэтому, если раньше из внесолнечных планет удавалось обнаружить в основном газовые гиганты, то теперь можно рассчитывать на открытие каменных планет, подобных планетам земной группы. Когда в строй войдет Чрезвычайно Большой Телескоп ESO, его приемник HIRES, который сейчас разрабатывается, сможет регистрировать методом лучевых скоростей экзопланеты еще меньших размеров, вплоть до планет размера Земли.
|
|
|
|
Метод лучевых скоростей позволяет астрономам измерить массу и параметры орбиты планеты. Сочетание его с другими методами, такими, как метод транзитов, дает возможность получить больше информации – например, узнать размеры и плотность экзопланеты. Этим путем проходит охота за экзопланетами в рамках кампании «Обозрение транзитов нового поколения» (Next-Generation Transit Survey: NGTS) в обсерватории ESO на горе Параналь.
|
|
|
|
Научный руководитель проекта Франческо Пепе (Francesco Pepe) рассказывает о новом приборе: «Его успех – это результат работы большого коллектива на протяжении более десятилетия. ESPRESSO – не просто продукт эволюции наших прежних инструментов, таких, как HARPS, а результат трансформации, которая привела к крадинальному повышению разрешения и точности измерений. И в отличие от прежних приемников новый спектрограф сможет использовать всю светособирающую мощь VLT — все четыре основных восьмиметровых «юнита», составляющих комплекс VLT, будут работать одновременно как эквивалент телескопа с 16-метровым зеркалом. ESPRESSO еще по крайней мере лет десять останется непревзойденным инструментом — и я с нетерпением жду открытия нашей первой каменной планеты!».
|
|
|
|
В программу тестовых наблюдений были включены звезды и некоторые из известных планетных систем. Сравнение с данными, полученными ранее со спектрографом HARPS, показали, что ESPRESSO может получать результаты такого же качества за значительно меньшее время экспозиции.
|
|
|
|
Помимо своей основной задачи ESPRESSO может послужить и для других исследований. Например, он станет самым мощным инструментом в мире для ответа на вопрос, изменились ли основные физические постоянные во времен ранней Вселенной. Их малые вариации предсказываются некоторыми фундаментальными физическими теориями, но убедительного их экспериментального подтверждения так никогда и не было получено.
|
|
|
|
Источник
|
