Gemini Planet Imager – новый инструмент для поиска экзопланет
В астрономии и департаментах планетологии всего мира наступил волнующий момент: новый прибор Gemini Planet Imager (GPI), находящийся в астрономической обсерватории «Джемини» в чилийских Андах, направляет свой зоркий взор в небо, сообщается в phys.org.
Это устройство поможет ученым решить задачу, которая до недавнего времени считалась практически нерешаемой: он сможет отобразить слабый пучок света, выдающий планету, освещенную ее звездой-хозяином.
Сейчас известно, что экзопланеты на орбите отдаленных звезд имеют более 1000 звездных систем. Принято полагать, что за последние 20 лет большая часть основных вопросов в исследовании экзопланет решена, однако в действительности это не так.
Расположение, расположение, расположение
Имеющаяся модель экзопланет гораздо больше говорит о том, чего ученые не знают об этих космических объектах, чем о том, что собой представляют экзопланеты. Сегодняшний поиск можно сравнить с действиями ученого, который на огромной парковке ищет упавшие ключи от машины под одним работающим фонарем. Прохожий спросит: «Вы здесь уронили ключи?» «Нет, – ответит ученый, – я уронил их где-то там, в темноте, но я могу видеть только здесь».
Также сегодняшние технологии позволяют видеть только крупнейшие планеты на ближайших орбитах их звезд-хозяев.
Самые крупные такие планеты (например, один из пионеров – экзопланета 51 Peg, открытая в 1995 году) известны как «горячие Юпитеры». Название не раскрывает их сокрушительную гравитацию и мощное радиационное излучение от огромной звезды. Среди планет, способных поддерживать жизнь, «горячие Юпитеры» не значатся. Астрономы работают над схемой оценки, которая поможет находить планеты, лежащие в пределах так называемой обитаемой зоны.
Для получения более полной картины ряда экзопланет, в том числе в обитаемой зоне, требуются новые способы освещения неизвестных участков, которые находятся вне досягаемости нынешних приборов.
Взгляд в глубины
Наиболее очевидный способ найти экзопланету – искать колебания света звезды-хозяина. Оказывается, этот способ также один из самых сложных. Для наблюдателя, который смотрит на нашу Солнечную систему с большого расстояния, Земля будет примерно в 10 миллиардов раз более тусклой, чем Солнце. Это как разница в яркости между светлячком и современной лампой на маяке, которая может отбрасывать световой сигнал на 20 километров. Проблема отображения экзопланет эквивалентна способности капитана корабля заметить светлячка на фоне мощного свечения лампы.
Сверкай, маленькая экзопланета
Ситуация осложняется тем, что ученые должны наблюдать за звездами через турбулентную атмосферу Земли. Атмосфера вызывает мерцающий туман, мешающий свет звезды и планеты в размытое пятно – примерно как морские брызги на наружном окне маяка не позволяют детально рассмотреть, что внутри.
Это ограничение в четкости изображений, сделанных при помощи телескопов, было проблемой для астрономов с тех пор, как с этим столкнулся Исаак Ньютон, и до запуска программы Звездных войн президента США Рональда Рейгана в 1980-х годах. Тогда военные ученые исследовали, как сбить движущуюся ракету при помощи лазерного луча, и они поняли, что без поправок на ограничение в четкости их лазер будет рассеиваться, нагревая большую площадь, но не пробивая смертельное отверстие в мишени.
Первые изображения GPI, который способен просто отсеивать помехи. Фото с сайта gemini.edu
Видимость стала лучше
Решением стала разработка новой комплексной технологии, известной как адаптивная оптика. С тех пор, как ее рассекретили в 1990-х годах, ее пересмотрели и улучшили; теперь эта технология применяется для астрономических обсерваторий всего мира.
Главным компонентом системы является специализированный датчик для непрерывного измерения погрешностей атмосферы. Он использует гибкое зеркало, приводимое в движение быстрыми электромеханическими приводами, которые могут сгладить большую часть неровностей волновых фронтов звездного света.
Новому прибору GPI впервые среди устройств революционно нового поколения дали название «чрезвычайно адаптивная оптическая система»; он оснащен значительно большим количеством приводов, что обеспечивает поправку на волновой фронт.
Все это позволит астрономам запустить новый мощный прожектор, освещающий темные пятна экзопланет на фоне звезд. Безусловно, GPI будет исследовать как отдаленные, так и близкие к Солнцу звездные системы на предмет наличия жизни.
