Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
«СФЕРА» перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см Сфера (значения) .
СФЕРА (черный контейнер и серебряный цилиндр), прикрепленная к телескопу с дополнительной платформы.

Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet REsearch ( VLT-SPHERE ) - это система адаптивной оптики и коронографическая установка на Очень большом телескопе (VLT). Он обеспечивает прямую визуализацию, а также спектроскопические и поляриметрические характеристики экзопланетных систем. Прибор работает в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах, обеспечивая, хотя и в ограниченном поле обзора, превосходное качество изображения и контраст для ярких целей. [1]

Результаты SPHERE дополняют результаты других проектов по поиску планет, включая HARPS , CoRoT и Миссию Кеплера . [2] Инструмент был установлен на телескопе «Мелипал» (UT3) и достиг первого света в июне 2014 года. На момент установки это был последний из серии VLT-инструментов второго поколения, таких как X-shooter , KMOS и MUSE . [3]

Научные цели [ править ]

Звезда HR 7581 ( Iota Sgr ) наблюдалась в режиме обзора SPHERE. Звезда очень низкой массы, более чем в 4000 раз слабее, чем ее родительская звезда, была обнаружена на орбите Йоты Sgr с крошечным расстоянием 0,24 дюйма. Сама яркая звезда была почти полностью подавлена ​​СФЕРОЙ, чтобы позволить слабому спутнику появиться как четкое яркое пятно справа вверху от центра.

Прямое изображение экзопланет чрезвычайно сложно:

  1. Контраст яркости между планетой и ее звездой обычно колеблется от 10 −6 для горячих молодых планет-гигантов, излучающих значительное количество света в ближнем инфракрасном диапазоне, до 10 −9 для каменистых планет, видимых исключительно в отраженном свете.
  2. Угловое расстояние между планетой и ее звездой очень мало. Для планеты на расстоянии ~ 10 а.е. от своего хозяина и в десятках парсеков расстояние составит всего несколько десятых угловой секунды. [4]

SPHERE является представителем второго поколения инструментов, предназначенных для прямого высококонтрастного изображения экзопланет. Они сочетают в себе усовершенствованную адаптивную оптику с высокоэффективными коронографами для уменьшения яркости главной звезды. Кроме того, SPHERE использует дифференциальную визуализацию, чтобы использовать различия между планетным и звездным светом с точки зрения его цвета или поляризации. [5] Другие системы высококонтрастной визуализации, которые находятся в эксплуатации, включают Проект 1640 в Паломарской обсерватории и Imager Planet Imager на Южном телескопе Джемини . [4] Большой бинокулярный телескоп, оснащенный менее продвинутой системой адаптивной оптики, успешно сфотографировал множество внесолнечных планет. [6]

SPHERE нацелена на прямое обнаружение планет размером с Юпитер и более крупных, отделенных от своих звезд на расстоянии от 1 до 100 а.е. Обнаружение и описание большого количества таких планет должно дать представление о планетарной миграции , гипотетическом процессе, посредством которого горячие юпитеры , которые, согласно теории, не могли сформироваться так близко к своим звездам-хозяевам, как они были обнаружены, мигрируют внутрь от того места, где они были сформированы в протопланетной системе. диск . [7]Также предполагается, что массивных далеких планет должно быть много; результаты SPHERE должны прояснить, в какой степени наблюдаемое в настоящее время преобладание близко обращающихся по орбите горячих юпитеров представляет собой ошибку наблюдений. Наблюдения SPHERE будут сосредоточены на следующих типах целей:

  • близлежащие молодые звездные ассоциации, которые также могут предложить возможности для обнаружения маломассивных планет;
  • звезды с известными планетами, в частности, с долгосрочными остатками, появляющимися в регрессионном анализе их кривых лучевых скоростей, которые могут указывать на присутствие более далеких спутников;
  • ближайшие звезды, позволяющие обнаруживать цели с наименьшими орбитами, в том числе те, которые светятся только отраженным светом;
  • звезды с возрастом в диапазоне от 100 млн лет до 1 млрд лет. В этих молодых системах даже меньшие планеты будут по-прежнему горячими и обильно излучают в инфракрасном диапазоне, что позволяет обнаруживать меньшие массы.
  • Высококонтрастные возможности SPHERE также должны позволить использовать ее для изучения протопланетных дисков, коричневых карликов , эволюционировавших массивных звезд и, в меньшей степени, для исследования Солнечной системы и внегалактических целей. [2]

Результаты SPHERE дополняют результаты проектов обнаружения, в которых используются другие методы обнаружения, такие как измерения лучевой скорости и фотометрические транзиты. Эти проекты включают HARPS , CoRoT и Kepler Mission . [2]

Описание инструмента [ править ]

Инструмент СФЕРА и схема его подсистем

СФЕРА установлена ​​на телескопе 3-го модуля VLT ESO в фокусе Нэсмита. В его состав входят следующие подсистемы:

  • Common Path and Infrastructure (CPI) - это главный оптический стенд. Он получает прямой свет от телескопа и передает стабилизированные, скорректированные с помощью активной оптики и отфильтрованные коронографом лучи на три вспомогательных инструмента.
  • Спектрограф интегрального поля (IFS) покрывает поле зрения 1,73 "x 1,73", преобразуя спектральные данные в трехмерный (x, y, λ) куб данных.
  • Инфракрасный Двухдиапазонный тепловизор и спектрограф ( Irdis ) имеет поле зрения 11" х 12,5" с пиксельной шкалой 12,25 мас (milliarcsecond). IRDIS может обеспечить классическую визуализацию. В качестве альтернативы он может быть сконфигурирован для обеспечения одновременной двухдиапазонной визуализации с использованием двух разных узкополосных фильтров, нацеленных на разные спектральные характеристики, или может быть сконфигурирован для обеспечения одновременной визуализации с двух скрещенных поляризаторов. При работе в режиме спектроскопии с длинной щелью (LSS) коронографическая щель заменяет маску коронографа.
  • Цюрих визуализация поляриметр (ZIMPOL) представляет собой высокий контраст изображения поляриметр , работающий на визуальные и инфракрасные длины волн, способном достигать <разрешение 30 мас. Он также способен формировать классические изображения с ограничением дифракции. [8]

Результаты науки [ править ]

На этом инфракрасном изображении видно пылевое кольцо вокруг ближайшей звезды HR 4796A в южном созвездии Центавра. Он был одним из первых, созданных инструментом СФЕРА вскоре после того, как он был установлен на Очень большом телескопе ESO в мае 2014 года. Он показывает не только само кольцо с большой четкостью, но и демонстрирует способность СФЕРА уменьшать блики с самого начала. яркая звезда - ключ к поиску и изучению экзопланет в будущем.

Первые результаты подтвердили силу инструмента SPHERE, а также представили результаты, которые бросают вызов существующей теории.

  • SPHERE объявила о своей первой планете, HD 131399Ab, в 2016 году, но другое исследование показало, что это на самом деле звезда заднего плана. [9] Наконец, в июле 2017 года консорциум SPHERE объявил об обнаружении планеты HIP 65426 b вокруг HIP 65426. [10] [11] Планета, похоже, имеет очень пыльную атмосферу, заполненную толстым облаком, и вращается вокруг нее. горячая молодая звезда, которая вращается на удивление быстро.
  • СФЕРА использовалась для поиска коричневого карлика, который, как ожидается, будет вращаться вокруг затменной двойной системы V471 Тельца . Тщательные измерения времени затмений показали, что они не были регулярными, но эти нарушения можно объяснить, если предположить, что орбиты звезд возмущает коричневый карлик. Удивительно, но хотя гипотетический коричневый карлик должен был быть легко разрешен СФЕРОЙ, такого компаньона не было. Казалось бы, обычное объяснение странного поведения V471 Tauri неверно. Было предложено несколько альтернативных объяснений вариаций орбитального времени, включая, например, возможность того, что эффекты могут быть связаны с вариациями магнитного поля в главном члене двойной пары, что приводит к регулярным изменениям формы звезды.с помощью по механизму Applegate . [12] [13]
  • Еще один ранний результат SPHERE - первое изображение спирального протопланетного диска на HD 100453. [14] Глобальный спиральный узор - редкое явление в околозвездных дисках, которое, вероятно, вызвано гравитационным притяжением массивного тела, вращающегося вокруг звезды, например другого. звезда или планета-гигант. Этот диск является первым, на котором изображен возмущающий спутник, что служит проверкой теорий генерации спиральных рукавов. Изображения также показывают разрыв, простирающийся от края коронографической маски примерно до расстояния орбиты Урана в нашей солнечной системе.
  • СФЕРА использовалась для получения первого подтвержденного изображения новорожденной планеты в публикации в июне 2018 года. Было замечено, что молодая планета PDS 70b формируется в протопланетном диске вокруг звезды PDS 70 . [15]
  • В июле 2020 года SPHERE напрямую сфотографировала двух газовых гигантов на орбите звезды TYC 8998-760-1 . [16]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Обзор СФЕРЫ" . Европейская южная обсерватория . Дата обращения 23 мая 2015 .
  2. ^ a b c Beuzit, Жан-Люк; и другие. «СФЕРА: инструмент« Поиск планет »для VLT» (PDF) . Европейская южная обсерватория . Дата обращения 24 мая 2015 .
  3. ^ "Первый свет для сканера экзопланет SPHERE" . ESO . 4 июня 2014 г.
  4. ^ a b Mesa, D .; Gratton, R .; Zurlo, A .; Виган, А .; Claudi, RU; Alberi, M .; Antichi, J .; Baruffolo, A .; Beuzit, J. -L .; Boccaletti, A .; Bonnefoy, M .; Costille, A .; Desidera, S .; Dohlen, K .; Fantinel, D .; Feldt, M .; Fusco, T .; Giro, E .; Henning, T .; Каспер, М .; Langlois, M .; Maire, A. -L .; Martinez, P .; Moeller-Nilsson, O .; Mouillet, D .; Moutou, C .; Павлов, А .; Puget, P .; Саласнич, Б .; и другие. (2015). «Производительность VLT Planet Finder SPHERE». Астрономия и астрофизика . 576 : A121. arXiv : 1503.02486 . Bibcode : 2015A&A ... 576A.121M . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201423910 .
  5. ^ "Первый свет для сканера экзопланет SPHERE" . Европейская южная обсерватория . Дата обращения 24 мая 2015 .
  6. ^ Эспозито, S .; Мне грустно.; Skemer, A .; Arcidiacono, C .; Claudi, RU; Desidera, S .; Gratton, R .; Mannucci, F .; Marzari, F .; Masciadri, E .; Close, L .; Hinz, P .; Kulesa, C .; McCarthy, D .; Мужчины, J .; Agapito, G .; Argomedo, J .; Boutsia, K .; Briguglio, R .; Brusa, G .; Busoni, L .; Cresci, G .; Fini, L .; Fontana, A .; Guerra, JC; Hill, JM; Miller, D .; Paris, D .; Pinna, E .; и другие. (2012). "LBT-наблюдения планетной системы HR 8799". Астрономия и астрофизика . 549 : A52. arXiv : 1203,2735 . Bibcode : 2013A&A ... 549A..52E . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201219212 .
  7. ^ D'Angelo, G .; Любов, SH (2008). «Эволюция мигрирующих планет, испытывающих газовую аккрецию». Астрофизический журнал . 685 (1): 560–583. arXiv : 0806.1771 . Bibcode : 2008ApJ ... 685..560D . DOI : 10.1086 / 590904 .
  8. ^ «СФЕРА - Описание инструмента» . Европейская южная обсерватория . Дата обращения 24 мая 2015 .
  9. ^ Нильсен, Эрик Л .; Роза, Роберт Дж. Де; Рамо, Жюльен; Ван, Джейсон Дж .; Эспозито, Томас М .; Millar-Blanchaer, Maxwell A .; Маруа, Кристиан; Виган, Артур; Аммонс, С. Марк (2017). "Доказательства того, что планета HD 131399 Ab, полученная прямым изображением, является звездой заднего плана" . Астрономический журнал . 154 (6): 218. arXiv : 1705.06851 . Bibcode : 2017AJ .... 154..218N . DOI : 10,3847 / 1538-3881 / aa8a69 . ЛВП : 10150/626174 . ISSN 1538-3881 . 
  10. ^ [email protected]. «ESO's SPHERE представляет свою первую экзопланету» . www.eso.org . Проверено 6 декабря 2017 .
  11. ^ Шовен, G .; Desidera, S .; Лагранж, А.-М .; Виган, А .; Gratton, R .; Langlois, M .; Bonnefoy, M .; Beuzit, J.-L .; Фельдт, М. (01.09.2017). «Открытие теплой, пыльной планеты-гиганта около HIP 65426» . Астрономия и астрофизика . 605 : L9. arXiv : 1707.01413 . Bibcode : 2017A & A ... 605L ... 9С . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201731152 . ISSN 0004-6361 . 
  12. ^ «Странная история пропавшего гнома» . Европейская южная обсерватория . Дата обращения 24 мая 2015 .
  13. ^ Харди, А .; Schreiber, MR; Parsons, SG; Caceres, C .; Retamales, G .; Wahhaj, Z .; Mawet, D .; Canovas, H .; Сьеса, Л. (01.02.2015). «Первые научные результаты из сферы: опровержение предсказанного коричневого карлика вокруг V471 Tau». Письма в астрофизический журнал . 800 (2): L24. arXiv : 1502.05116 . Bibcode : 2015ApJ ... 800L..24H . DOI : 10.1088 / 2041-8205 / 800/2 / L24 . ISSN 0004-637X . 
  14. ^ Вагнер, К .; Apai, D .; Каспер, М .; Робберто, М. (22.10.2015). «Открытие двухлучевой спиральной структуры в диске с зазором вокруг звезды Ae Хербига HD 100453». Письма в астрофизический журнал . 813 (1): L2. arXiv : 1510.02212 . Bibcode : 2015ApJ ... 813L ... 2W . DOI : 10.1088 / 2041-8205 / 813/1 / L2 .
  15. ^ Европейская южная обсерватория (2 июля 2018 г.). «Первое подтвержденное изображение новорожденной планеты, полученное с помощью ESO VLT - Spectrum, показывает облачную атмосферу» . www.eso.org . Проверено 6 июля 2018 года .
  16. ^ "Астрономы непосредственно изображают две гигантские экзопланеты вокруг молодой звезды, похожей на Солнце | Астрономия | Sci-News.com" . Последние новости науки | Sci-News.com . Проверено 25 июля 2020 .

Внешние ссылки [ править ]

  • СФЕРА - спектрополяриметрические высококонтрастные исследования экзопланет

Координаты : 24.6274 ° S 70.4044 ° W24 ° 37′39 ″ ю.ш. 70 ° 24′16 ″ з.д. /  / -24,6274; -70,4044