2014.06.13. - Új exobolygó-fényképező műszer állt munkába az ESO-ban

Élvonalbeli technológiákat kombináló exobolygó-fényképező műszer állt munkába az ESO VLT távcsőrendszerén. A SPHERE nevű eszköz a tesztek során lenyűgöző képeket szolgáltatott közeli csillagok protoplanetáris korongjairól.

A SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) műszer 2013 decemberében ment át a végső teszteken Európában. Ezután Chilébe, a La Paranal csúcsra szállították, ahol a 2014 májusára befejezett végső összeszerelés és behangolás után mostantól a VLT távcsőrendszer UT3 teleszkópján fog működni. A SPHERE a VLT négy egységből álló második generációs műszercsaládjának utolsó darabja. (A másik három a X-shooter, a KMOS és a MUSE.) A várakozások szerint, amiket a tesztek során egyébként minden tekintetben igazolt, az új műszer a már létező eszközökkel összehasonlítva drámai javulást fog eredményezni például a közeli csillagok körüli protoplanetáris korongok fényképezésében.

Az építés során alkalmazott élvonalbeli technológiáknak köszönhetően - a legújabb fejlesztések az adaptív optikák, a speciális detektorok és a koronagráf-komponensek területén - a SPHERE rendkívül kontrasztos, közvetlen képeket fog szolgáltatni a közeli csillagok körül keringő exobolygókról, illetve azokról a porkorongokról, amelyekből a bolygórendszerek kialakulnak. Teljesítménye messze jobb lesz, mint a szintén a VLT-n működő NACO műszeré, amivel először készítettek direkt felvételt egy exobolygóról. A SPHERE műszer vezető kutatója, Jean-Luc Beuzit (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble) lelkes értékelése szerint műszerük egy nagyon összetett berendezés, ami a rengeteg befektetett munka okán már most minden várakozásukat túlteljesítette.

A SPHERE fő célja, hogy közvetlen felvételeket készítsen a közeli óriásbolygókról. Ez rendkívül nehéz és hatalmas kihívást jelentő feladat, hiszen ezek a planéták nagyon közel keringenek a csillagukhoz és ahhoz képest nagyon halványak, ezért belevesznek a központi égitest sugárözönébe, egy normál felvételen semmi nem látszik belőlük, még a legjobb időjárási és légköri viszonyok között sem. Így a SPHERE tervezésénél a fő szempont az volt, hogy miként lehet a legnagyobb kontrasztot elérni közvetlenül egy csillag mellett. Ennek egyik legfontosabb mozzanata a földi légkör zavaró hatásának lehető legkisebbre csökkentése adaptív optikai rendszerekkel. Tovább növelhető a kontraszt, ha a csillag zavaró fényét kitakarják egy ún. koronagráffal. A harmadik momentum az ún. differenciális leképezés, amelynek során figyelembe veszik a csillag és a bolygó színe és fényének polarizációja közötti különbségeket is. További, bár az előzőeknél némileg egyszerűbb trükk, hogy a SPHERE sok felvételt készít, de ezek egymáshoz képest jelentősen el vannak forgatva. A rögzített képek azon részei, amelyek a forgatással szintén forognak, ún. műtermékek, a képfeldolgozási folyamat eredményei, míg azok, melyek a forgatás ellenére is ugyanazon pozícióban maradnak, valódi égi objektumokat jeleznek.

A Centaurus csillagképben megfigyelhető HR 4796A katalógusjelű csillag körüli porgyűrű SPHERE műszerrel készült infravörös képe. A kép közepén elhelyezkedő csillag maga ki van takarva, a sugaras szerkezet a fényözönének képfeldolgozás utáni "maradványa".
[ESO / J.-L. Beuzit et al. / SPHERE Consortium]

Az első észlelések alkalmával több módban és több objektummal is tesztelték a SPHERE-t. Ennek során elkészült a HR 4796A katalógusjelű csillag körüli porgyűrű eddigi legjobb képe, ami egyrészt kivételes részletességgel mutatja a gyűrűt, másrészt azt is illusztrálja, hogy a SPHERE miként takarja ki a kép közepén a ragyogó csillagot. Az első teszteket továbbiak követik, melyek után a műszert 2014 végén veheti használatba a nemzetközi csillagász közösség.

A Szaturnusz Titan nevű holdjának infravörös képe szintén a SPHERE első felvételei közül való. A mindössze 0,8 ívmásodperc átmérőjű holdkorongon finom részletek is felismerhetők, ami jól érzékelteti a SPHERE adaptív optikai rendszerének képességeit. A hold légköre főleg nitrogénből áll, de tartalmaz némi metánt is. Az optikai tartományban átlátszatlan, a közeli infravörösben azonban már látni a felszínt is.
[ESO / J.-L. Beuzit et al. / SPHERE Consortium]

A SPHERE-projekt több intézmény együttműködésének eredményeként valósult meg, ezek a következők: Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble; Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg; Laboratoire d'Astrophysique de Marseille; Laboratoire d'Etudes Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique de l'Observatoire de Paris; Laboratoire Lagrange, Nice; ONERA; Observatoire de Genève; Italian National Institute for Astrophysics, Osservatorio Astronomico di Padova; Institute for Astronomy, ETH Zurich; Astronomical Institute of the University of Amsterdam; Netherlands Research School for Astronomy (NOVA-ASTRON), ESO.

Forrás:

• eso1417 - Organisation Release