Gemini Planet Imager (GPI) är en högkontrastkamera designad för Gemini Observatory i Chile . Instrumentet uppnår hög kontrast vid små vinkelavstånd, vilket möjliggör direkt observation och integrerad fältspektroskopi. exoplaneter runt närliggande stjärnor [1] .
Gemini Planet Imager är monterad på Gemini South Telescope i Cerro Pachon, Chile . Den lanserades i november 2013 och påbörjade regelbundna observationer i november 2014 [2] . Dess design gör att unga gasjättar kan observeras direkt av deras infraröda utsläpp . Dess synfält är i det nära infraröda området (Y-K-band), där exoplaneter har tillräcklig ljusstyrka, och den termiska strålningen från jordens atmosfär är minimal [3] .
Kameran består av många komponenter, inklusive ett adaptivt optiksystem med hög precision , en koronograf , en kalibreringsinterferometer och en integrerad fältspektrograf .. Ett adaptivt optiksystem tillverkat av LLNL använder mikroelektromekaniska deformerbara speglar från Boston Micromachines Corporationför att korrigera förvrängningar orsakade av atmosfären och teleskopoptik. Koronagrafen gjord av AMNH utesluter ljuset från den observerade stjärnan, vilket är ett nödvändigt villkor för att observera dess mycket svagare följeslagare. Innan du installerade GPI på Gemini South-teleskopet var det nödvändigt att testa koronagrafen, vilket återskapade förhållanden identiska med de experimentella förhållanden under vilka den skulle användas. En avstämbar laser från Photon etc.användes som en testkälla och hjälpte till att fastställa att kameran vid sin maximala effektiva våglängd bara kunde upptäcka en planet som är något mer massiv än Jupiter som kretsar kring en 100 miljoner år gammal solliknande stjärna. [4] Spektrografen, byggd av UCLA och University of Montreal, tar bilder och spektra av alla upptäckta satelliter av en stjärna, med en spektral upplösning på 34 - 83, beroende på våglängden. Under konstruktionen förväntades det att instrumentets egenskaper skulle tillåta detektering av följeslagsstjärnor med låg massa upp till en tiomiljondel av ljusstyrkan hos deras moderstjärna, med en vinkelupplösning på cirka 0,2 - 1 bågsekund , upp till magnitud 23 i H-bandet i det infraröda området [5] .
När arbetet började med instrumentet var exoplanetdetekteringsmetoder till liten användning för att upptäcka planeter belägna på avstånd som liknar solsystemets gasjättar till moderstjärnan, längre än 5 astronomiska enheter . Undersökningar som använde den radiella hastighetsmetoden krävde observation av en stjärna under minst ett varv av den föreslagna kroppen runt den, vilket kan vara mer än 30 år för en planet som ligger på samma avstånd från solen som Saturnus . Befintliga adaptiva optiksystem var ineffektiva vid låga vinkelupplösningar, vilket begränsade den halvstora axeln i deras bana till värden större än 30 AU. Den höga kontrasten hos Gemini Planet Imager-kameran vid låga vinkelupplösningar gör att den kan hitta gasjättar med halvstora axlar från 5 till 30 AU. [6]
Gemini Planet Imager är mest effektiv för att upptäcka unga gasjättar mellan 1 miljon och 1 miljard år gamla. Anledningen är att unga planeter behåller värmen som erhållits under sin bildning och svalnar ganska långsamt. Medan planeten fortfarande är varm förblir den ljus i det infraröda och därmed mer synlig för detektorer. Denna effekt begränsar GPI:s arbete till unga mål, men gör det möjligt att få information om processerna för bildandet av gasjättar . Spectrografen gör det i synnerhet möjligt att bestämma temperaturen och gravitationen på ytan, vilket ger information om gasjättarnas atmosfärer och termiska utveckling [6] .
Förutom dess primära syfte att erhålla direkta bilder av exoplaneter, kan GPI användas för att studera protoplanetära , transit- och kvarlevande skivor runt unga stjärnor, vilket ger data för att studera processer för bildning av planetariska system . Metoden som används för att avbilda cirkumstellära skivor kallas polarisationsdifferentialavbildning. Ett annat användningsområde för instrumentet är studiet av solsystemobjekt med hög rumslig upplösning och hög Strehl-kvot . Asteroider och deras månar , månarna Jupiter och Saturnus , Uranus och Neptunus är bra mål för GPI. Dessutom, som ett tillfälligt vetenskapligt resultat, kan studier av massförlust i gamla stjärnor genom emissioner utföras.
Följande organisationer deltog i samarbetet kring design och konstruktion av instrumentet [2] :
Planet 51 Eridani b var den första exoplaneten som upptäcktes med hjälp av Gemini Planet Imager. Den är en miljon gånger svagare än sin moderstjärna och uppvisade den högsta atmosfäriska metanhalten av någon exoplanet som hittills upptäckts, vilket ger ytterligare information om planetens bildningshistoria [7] .
| Projekt för att söka efter exoplaneter | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Jord |
| ||||||||||
| Plats |
| ||||||||||
| se även Listor över exoplanetära system Historia om upptäckten av exoplaneter Metoder för att upptäcka exoplaneter | |||||||||||