Gemini Planet Imager (GPI) je vysoce kontrastní kamera navržená pro Gemini Observatory v Chile . Přístroj dosahuje vysokého kontrastu při malých úhlových vzdálenostech, což umožňuje přímé pozorování a integrovanou spektroskopii pole. exoplanety kolem blízkých hvězd [1] .
Gemini Planet Imager je namontován na Gemini South Telescope , který se nachází v Cerro Pachon, Chile . Vypuštěna byla v listopadu 2013 a pravidelná pozorování začala v listopadu 2014 [2] . Jeho konstrukce umožňuje přímé pozorování mladých plynných obrů pomocí jejich infračervené emise . Jeho zorné pole je v blízké infračervené oblasti (pásma Y-K), kde exoplanety mají dostatečnou jasnost a tepelné záření zemské atmosféry je minimální [3] .
Kamera se skládá z mnoha komponent, včetně vysoce přesného systému adaptivní optiky , koronografu , kalibračního interferometru a integrovaného spektrografu pole.. Systém adaptivní optiky vyrobený společností LLNL využívá mikroelektromechanická deformovatelná zrcadla od Boston Micromachines Corporationke korekci zkreslení způsobených atmosférou a optikou dalekohledu. Koronograf vyrobený AMNH vylučuje světlo pozorované hvězdy, což je nezbytnou podmínkou pro pozorování jejích mnohem slabších souputníků. Před instalací GPI na dalekohled Gemini South bylo nutné otestovat koronograf, reprodukující podmínky shodné s experimentálními podmínkami, ve kterých měl být použit. Laditelný laser od Photonu atd.byl použit jako testovací zdroj a pomohl určit, že při své maximální efektivní vlnové délce mohla kamera detekovat pouze planetu o něco hmotnější než Jupiter obíhající kolem 100 milionů let staré hvězdy podobné Slunci . [4] Spektrograf sestrojený UCLA a Montrealskou univerzitou získává snímky a spektra jakékoli objevené družice hvězdy se spektrálním rozlišením 34 - 83 v závislosti na vlnové délce. Během návrhu se očekávalo, že vlastnosti přístroje umožní detekci doprovodných hvězd s nízkou hmotností až do jedné desetimiliontiny jasnosti jejich mateřské hvězdy, při úhlovém rozlišení přibližně 0,2 - 1 oblouková sekunda , až do magnituda 23 v H-pásmu infračervené oblasti [5] .
V době, kdy začaly práce na přístroji, byly metody detekce exoplanet málo použitelné pro detekci planet umístěných ve vzdálenostech podobných plynným obrům sluneční soustavy k mateřské hvězdě, tedy více než 5 astronomických jednotek . Průzkumy využívající metodu radiální rychlosti vyžadovaly pozorování hvězdy během alespoň jedné otáčky navrhovaného tělesa kolem ní, což by mohlo být více než 30 let pro planetu umístěnou ve stejné vzdálenosti od Slunce jako Saturn . Stávající systémy adaptivní optiky byly neefektivní při nízkém úhlovém rozlišení, což omezovalo polohlavní osu jejich oběžné dráhy na hodnoty větší než 30 AU. Vysoký kontrast kamery Gemini Planet Imager při nízkém úhlovém rozlišení umožňuje najít plynné obry s hlavními poloosami od 5 do 30 AU. [6]
Gemini Planet Imager je nejúčinnější při detekci mladých plynných obrů starých 1 milion až 1 miliardu let. Důvodem je, že mladé planety zadržují teplo získané při svém vzniku a ochlazují se spíše pomalu. Zatímco je planeta stále horká, zůstává jasná v infračervené oblasti, a proto je pro detektory viditelnější. Tento efekt omezuje práci GPI na mladé cíle, ale umožňuje mu získat informace o procesech tvorby plynných obrů . Spektrograf umožňuje zejména určit teplotu a gravitaci na povrchu, což poskytuje informace o atmosférách a tepelném vývoji plynných obrů [6] .
Kromě primárního účelu, kterým je získávání přímých snímků exoplanet, může být GPI použito ke studiu protoplanetárních , tranzitních a zbytkových disků kolem mladých hvězd a poskytuje data pro studium procesů formování planetárního systému . Metoda použitá k zobrazení cirkumstelárních disků se nazývá polarizační diferenciální zobrazování. Další oblastí použití přístroje je studium objektů sluneční soustavy s vysokým prostorovým rozlišením a vysokým Strehlovým poměrem . Asteroidy a jejich měsíce , měsíce Jupiteru a Saturnu , Uran a Neptun jsou dobrými cíli pro GPI. Kromě toho lze jako náhodný vědecký výsledek provést studie ztráty hmoty u starých hvězd prostřednictvím emisí.
Na spolupráci na návrhu a konstrukci přístroje se podílely následující organizace [2] :
Planeta 51 Eridani b byla první exoplaneta objevená pomocí Gemini Planet Imager. Je milionkrát slabší než její mateřská hvězda a vykazuje nejvyšší obsah metanu v atmosféře ze všech dosud objevených exoplanet, což poskytuje další informace o historii vzniku planety [7] .
| Projekty na hledání exoplanet | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Přízemní |
| ||||||||||
| Prostor |
| ||||||||||
| viz také Seznamy exoplanetárních systémů Historie objevů exoplanet Metody detekce exoplanet | |||||||||||