Dalekohled Gemini vyfotografoval exoplanetu

Po téměř celé desetiletí trvajícím vývoji, konstrukci a testování nového přístroje se podařilo astronomům přímo vyfotografovat a analyzovat planety u jiných hvězd než Slunce novým přístrojem pojmenovaným Gemini Planet Imager (GPI). Byl navržen, vyroben a optimalizován pro zobrazování slabých planet v blízkosti jasných hvězd a k průzkumu jejich atmosfér.

Bude také výkonným pracovním nástrojem ke studiu prachových disků v okolí mladých hvězd, kde mohou vznikat nové planety. Jedná se o nejdokonalejší přístroj, který byl umístěn na jednom z největších dalekohledů světa – na dalekohledu Gemini South, jehož objektiv má průměr 8 metrů a který byl postaven v Chile.

„První pořízený snímek byl téměř 10krát kvalitnější než pozorování uskutečněná dosud používanými generacemi podobných přístrojů. Během jedné minuty jsme viděli vybrané planety, což nám dříve zabralo hodinu pozorovacího času,“ říká Bruce Macintosh (Lawrence Livermore National Laboratory), který byl vedoucím týmu, jež se podílel na vývoji detektoru.

Přístroj GPI detekuje infračervené (tepelné) záření mladých planet podobných Jupiteru, obíhajících v širokém pásu kolem cizích hvězd. Tyto exoplanety jsou ekvivalentem obřích planet ve Sluneční soustavě vytvořených krátce po jejím vzniku. Všechny planety zobrazené pomocí GPI budou také detailně studovány.

„Většina známých exoplanet byla objevena na základě nepřímých metod, které nám sdělují, že zde planeta existuje, něco málo se dozvíme o její oběžné dráze a hmotnosti, ale nic dalšího,“ říká Bruce Macintosh. „Pomocí přístroje GPI můžeme přímo zobrazovat planety v okolí hvězd – je to trochu podobné, jako když analyzujeme planetární systém a opravdu se můžeme ponořit do atmosféry obklopující planetu a studovat její charakteristické rysy.“

První pozorování pomocí GPI byla uskutečněna v listopadu 2013 – v průběhu mimořádně bezproblémové zkoušky výjimečně komplexního astronomického přístroje velikosti malého automobilu.

Pro první pozorování si astronomové vybrali již dříve známé planetární soustavy včetně hvězdy beta Pictoris. Pomocí přístroje GPI bylo vůbec poprvé získáno spektrum velmi mladé exoplanety beta Pictoris b. Nejprve však byl dalekohled Gemini s přístrojem GPI namířen na mladou hvězdu HR 4796A za účelem studia velmi slabého disku tvořeného prachem, jehož okraj je velmi ostře ohraničený. Může se jednat o pozůstatek po dřívějším formování planet.

Ačkoliv byl přístroj GPI zkonstruován za účelem pozorování vzdálených exoplanet, může posloužit i při výzkumu těles ve Sluneční soustavě. Byl použit například k pořízení fotografií Jupiterova měsíce Europa, což astronomům umožní studovat změny na jeho povrchu.

„Fotografování planet v blízkosti hvězd během krátkého pozorovacího času bylo úchvatné. Zjistili jsme to již během prvního týdne po tom, co byl přístroj GPI umístěn na dalekohled,“ říká Fredrik Rantakyro, vědecký pracovník dalekohledu Gemini.

„Exoplanety jsou mimořádně slabé a je velmi obtížné je spatřit, pokud se nacházejí v blízkosti mateřských hvězd,“ dodává profesor James R. Graham (University of California), který spolupracoval na projektu s Brucem Macintoshem. GPI je schopen pozorovat planety miliónkrát slabší než jejich mateřská hvězda. Nezřídka jsou jejich pozorování popisována jako „pokus spatřit světlušku létající v blízkosti pouliční lampy, která je vzdálena několik tisíc kilometrů“. „Přístroj určený k fotografování exoplanet musí být navržen a vyroben s mimořádnou přesností,“ říká Leslie Saddlemyer (NRC Herzberg). „Každá jednotlivá optická plocha uvnitř přístroje GPI musí být vyleštěna s přesností několika rozměrů atomu,“ dodává Leslie Saddlemyer.

„Všichni pozorovatelé exoplanet jsou nadšeni a používání přístroje GPI považují za novou éru v objevování exoplanet,“ říká Sara Seager (Massachusetts Institute of Technology, MIT). „Každá nová metoda objevování exoplanet přispívá k rozvoji astronomie. Nejúspěšnější metoda vychází ze změn radiálních rychlostí hvězd, úspěšná je i metoda měření poklesu jasnosti hvězdy v důsledku zastínění kotoučkem planety (využívaná například družicí Kepler). Nyní k tomu přibude i technika přímého zobrazení exoplanet,“ dodává Sara Seager.

Na rok 2014 je naplánováno zahájení rozsáhlého průzkumu asi 600 mladých hvězd s cílem zjistit pomocí přístroje GPI, zda kolem nich obíhají planety. Dalekohled Gemini vybavený aparaturou GPI bude rovněž studovat protoplanetární disky v okolí hvězd, a také únik prachu z velmi hmotných umírajících hvězd.

Pozorování prostřednictvím pozemních dalekohledů nepříznivě ovlivňuje zemská atmosféra. Proto musí být vybaveny zdokonalenou adaptivní optikou. Přístroj GPI je schopen odhalit planety velikosti Jupitera. Avšak podobné technologie budou jistě brzy použity také u budoucích kosmických observatoří. „Jednou bude podobný přístroj, jako je GPI, použit na velkém kosmickém dalekohledu,“ předpokládá Bruce Macintosh. „A na základě spekter a fotografií, které budou pořízeny, spatříme malou modrou tečku, která možná bude druhou Zemí...“

Zdroj: http://www.gemini.edu/node/12113

autor: František Martinek