Исследователи представили сверхбыструю экзопланетную камеру
За годы, прошедшие с тех пор, как астрономы обнаружили первую экзопланету - планету, вращающуюся вокруг звезды за пределами Солнечной системы, - было обнаружено более 4000 человек. Обычно их присутствие выдается небольшим влиянием, которое они оказывают на родительские звезды, которые значительно затмевают их. В течение полутора десятилетий ученые пытались получить изображения экзопланет напрямую, но атмосфера Земли представляет собой серьезное препятствие, когда они пытаются использовать большие наземные телескопы.
Теперь команда американских и японских ученых и инженеров, в которую входят исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, разработала новую камеру для охоты на экзопланеты. Развернутое в телескопе Subaru на Маунакее, Гавайи, устройство является крупнейшей в мире сверхпроводящей камерой по количеству пикселей и проложит путь для прямого получения изображений внесолнечных планет в ближайшем будущем. Инструментальная статья, опубликованная в Публикациях Тихоокеанского астрономического общества, объявила о новом устройстве астрономическому сообществу.
Созданная исследователями в лаборатории профессора Бена Мазина камера MKID Exoplanet Camera (MEC) использует микроволновые детекторы кинетической индуктивности (MKID), позволяющие ученым напрямую получать изображения экзопланет и дисков вокруг ярких звезд. Детектор работает на быстрых 90 милликельвинах - всего лишь чуть выше абсолютного нуля - и является первой постоянно развернутой сверхпроводящей камерой, работающей в оптическом и ближнем инфракрасном спектрах.
«При получении прямых изображений экзопланет вы пытаетесь получить изображения планет, которые в миллионы раз слабее, чем их родительские звезды», - сказала Сара Стайгер, докторант лаборатории Мазина, работавшая над трубопроводом MKID. «Это все равно, что пытаться увидеть светлячка рядом с полностью освещенным футбольным стадионом с самолета.
Более того, если вы делаете это с земли, вы должны смотреть сквозь турбулентную атмосферу Земли», - продолжила она. Эта турбулентность заставляет звезды мерцать в ночном небе и является постоянной головной болью для астрономов, искажая изображения и отбрасывая звездный свет на тусклые экзопланеты.
"Это постоянная борьба за то, чтобы рассеянный свет звезды полностью не поглотил все пространство. планеты », - сказал докторант Нилэй Фрутвала.
Современные обсерватории используют адаптивную оптику для исправления этих искажений. Системы полагаются на быстрые петли обратной связи и сложные алгоритмы для изгиба зеркала телескопа тысячи раз в секунду, чтобы нейтрализовать эффекты атмосферы, что позволяет ученым восстановить изображение, как если бы телескоп был в космосе.
"Эти очень сложные адаптивные оптические системы позволили нам обнаружить план Она похожа на те, что в HR 8799 которая представляет собой систему с четырьмя планетами, вращающимися по своей орбите больше массы Юпитера, - сказал Мазин. Но они также могут рассеивать свет, который закрывает тусклые экзопланеты. «Мы обнаружили, что простое использование адаптивной оптики само по себе позволит найти нам лишь несколько планет, а именно тех, которые все еще светятся теплом своего образования, - которые не так уж часто встречаются в нашем звездном окружении».
Еще одно преимущество MKID заключается в их способности определять энергию каждого фотона, попадающего в детектор. «Это позволяет нам не только определить яркость планеты, - сказал Штайгер, - но также получить спектр (яркость как функция энергии), который может раскрыть дополнительную информацию о свойствах экзопланеты, таких как ее возраст, масса и потенциально атмосферный состав ".
Более продвинутые детекторы используют коронограф, который блокирует часть света главной звезды, чтобы ученые могли лучше различать свет, отражающийся от самой планеты. Это важно для визуализации близлежащих систем, большинство из которых не особенно молоды. Однако для получения максимальной производительности от такой установки требуется очень хорошая адаптивная оптика.
«Эти инструменты сейчас как бы врезаются в стену», - сказал Мазин. «Они могут блокировать свет от звезды примерно в миллион раз, но проблема в том, что большинство планет в миллиард раз слабее их родительской звезды».
Одним из преимуществ MKID перед традиционными камерами является то, что они очень быстрые. Эти детекторы могут считывать данные тысячи раз в секунду, что является необходимой скоростью, чтобы не отставать от системы адаптивной оптики, пояснил Штайгер. Это позволяет MKID дополнительно очищать изображение, взаимодействуя с системой адаптивной оптики обсерватории, чтобы удалить часть рассеянного и дифрагированного звездного света. Это раздвигает границы того, насколько слабой может быть изображена экзопланета.
Камера MKID Exoplanet Camera должна расширить диапазон экзопланет, которые астрономы могут напрямую отображать, до тех, которые находятся рядом с Землей. «Они наиболее важны, потому что мы можем охарактеризовать их более подробно», - сказал соавтор Оливье Гийон, научный сотрудник проекта, отвечающий за инструмент Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics (SCExAO).
Конечная цель - поиск свидетельств жизни, и MEC - важный шаг на этом пути. «Мы не сможем сделать это с Subaru или с любыми нынешними телескопами, потому что они слишком малы», - сказал Гийон. «Но мы готовимся к следующему большому шагу, а именно к развертыванию камер визуализации экзопланет на более крупных телескопах, таких как Тридцатиметровый телескоп. Когда эти телескопы появятся в сети, те же технологии, та же Камера , Те же трюки позволит нам действительно искать жизнь ".
Тем не менее, предстоит еще много работы, в основном над программным обеспечением и алгоритмами MEC. Команда получила крупный грант от Фонда Хайзинг-Саймонса для решения этой проблемы и дальнейшего развития быстрой оптической коррекции в течение следующих нескольких лет. «Мы используем все уловки в книге, - сказал Мазин, - а также разрабатываем новые уловки».
Авторы признают значительную культурную роль и почитание, которое саммит Маунакеа имеет в гавайском сообществе, и говорят, что им повезло иметь возможность проводить наблюдения с этой горы.
Похожие новости
За годы, прошедшие с тех пор, как астрономы обнаружили первую экзопланету - планету, вращающуюся вокруг звезды за пределами Солнечной системы, - было обнаружено более 4000 человек. Обычно их присутствие выдается небольшим влиянием, которое они оказывают на родительские звезды, которые значительно затмевают их. В течение полутора десятилетий ученые пытались получить изображения экзопланет напрямую, но атмосфера Земли представляет собой серьезное препятствие, когда они пытаются использовать большие наземные телескопы.
Теперь команда американских и японских ученых и инженеров, в которую входят исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, разработала новую камеру для охоты на экзопланеты. Развернутое в телескопе Subaru на Маунакее, Гавайи, устройство является крупнейшей в мире сверхпроводящей камерой по количеству пикселей и проложит путь для прямого получения изображений внесолнечных планет в ближайшем будущем. Инструментальная статья, опубликованная в Публикациях Тихоокеанского астрономического общества, объявила о новом устройстве астрономическому сообществу.
Созданная исследователями в лаборатории профессора Бена Мазина камера MKID Exoplanet Camera (MEC) использует микроволновые детекторы кинетической индуктивности (MKID), позволяющие ученым напрямую получать изображения экзопланет и дисков вокруг ярких звезд. Детектор работает на быстрых 90 милликельвинах - всего лишь чуть выше абсолютного нуля - и является первой постоянно развернутой сверхпроводящей камерой, работающей в оптическом и ближнем инфракрасном спектрах.
«При получении прямых изображений экзопланет вы пытаетесь получить изображения планет, которые в миллионы раз слабее, чем их родительские звезды», - сказала Сара Стайгер, докторант лаборатории Мазина, работавшая над трубопроводом MKID. «Это все равно, что пытаться увидеть светлячка рядом с полностью освещенным футбольным стадионом с самолета.
Более того, если вы делаете это с земли, вы должны смотреть сквозь турбулентную атмосферу Земли», - продолжила она. Эта турбулентность заставляет звезды мерцать в ночном небе и является постоянной головной болью для астрономов, искажая изображения и отбрасывая звездный свет на тусклые экзопланеты.
"Это постоянная борьба за то, чтобы рассеянный свет звезды полностью не поглотил все пространство. планеты », - сказал докторант Нилэй Фрутвала.
Современные обсерватории используют адаптивную оптику для исправления этих искажений. Системы полагаются на быстрые петли обратной связи и сложные алгоритмы для изгиба зеркала телескопа тысячи раз в секунду, чтобы нейтрализовать эффекты атмосферы, что позволяет ученым восстановить изображение, как если бы телескоп был в космосе.
"Эти очень сложные адаптивные оптические системы позволили нам обнаружить план Она похожа на те, что в HR 8799 которая представляет собой систему с четырьмя планетами, вращающимися по своей орбите больше массы Юпитера, - сказал Мазин. Но они также могут рассеивать свет, который закрывает тусклые экзопланеты. «Мы обнаружили, что простое использование адаптивной оптики само по себе позволит найти нам лишь несколько планет, а именно тех, которые все еще светятся теплом своего образования, - которые не так уж часто встречаются в нашем звездном окружении».
Еще одно преимущество MKID заключается в их способности определять энергию каждого фотона, попадающего в детектор. «Это позволяет нам не только определить яркость планеты, - сказал Штайгер, - но также получить спектр (яркость как функция энергии), который может раскрыть дополнительную информацию о свойствах экзопланеты, таких как ее возраст, масса и потенциально атмосферный состав ".
Более продвинутые детекторы используют коронограф, который блокирует часть света главной звезды, чтобы ученые могли лучше различать свет, отражающийся от самой планеты. Это важно для визуализации близлежащих систем, большинство из которых не особенно молоды. Однако для получения максимальной производительности от такой установки требуется очень хорошая адаптивная оптика.
«Эти инструменты сейчас как бы врезаются в стену», - сказал Мазин. «Они могут блокировать свет от звезды примерно в миллион раз, но проблема в том, что большинство планет в миллиард раз слабее их родительской звезды».
Одним из преимуществ MKID перед традиционными камерами является то, что они очень быстрые. Эти детекторы могут считывать данные тысячи раз в секунду, что является необходимой скоростью, чтобы не отставать от системы адаптивной оптики, пояснил Штайгер. Это позволяет MKID дополнительно очищать изображение, взаимодействуя с системой адаптивной оптики обсерватории, чтобы удалить часть рассеянного и дифрагированного звездного света. Это раздвигает границы того, насколько слабой может быть изображена экзопланета.
Камера MKID Exoplanet Camera должна расширить диапазон экзопланет, которые астрономы могут напрямую отображать, до тех, которые находятся рядом с Землей. «Они наиболее важны, потому что мы можем охарактеризовать их более подробно», - сказал соавтор Оливье Гийон, научный сотрудник проекта, отвечающий за инструмент Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics (SCExAO).
Конечная цель - поиск свидетельств жизни, и MEC - важный шаг на этом пути. «Мы не сможем сделать это с Subaru или с любыми нынешними телескопами, потому что они слишком малы», - сказал Гийон. «Но мы готовимся к следующему большому шагу, а именно к развертыванию камер визуализации экзопланет на более крупных телескопах, таких как Тридцатиметровый телескоп. Когда эти телескопы появятся в сети, те же технологии, та же Камера , Те же трюки позволит нам действительно искать жизнь ".
Тем не менее, предстоит еще много работы, в основном над программным обеспечением и алгоритмами MEC. Команда получила крупный грант от Фонда Хайзинг-Саймонса для решения этой проблемы и дальнейшего развития быстрой оптической коррекции в течение следующих нескольких лет. «Мы используем все уловки в книге, - сказал Мазин, - а также разрабатываем новые уловки».
Авторы признают значительную культурную роль и почитание, которое саммит Маунакеа имеет в гавайском сообществе, и говорят, что им повезло иметь возможность проводить наблюдения с этой горы.
Марсоход НАСА Perseverance находится на полпути к Марсу
Все о космосе
Данные Юноны указывают на то, что «спрайты» или «эльфы» резвятся в атмосфере Юпитера
Все о космосе
Геологи моделируют почвенные условия, чтобы помочь выращивать растения на Марсе
Все о космосе
Изображение: Космические эндотелиальные клетки человека
Все о космосе
Метеорит «Огненный шар» содержит нетронутые внеземные органические соединения
Все о космосе
Вода на Луне: исследования раскрывают ее тип и изобилие, что расширяет планы исследований
Все о космосе
Луна богаче водой, чем когда-то думали
Все о космосе
НАСА начнет деликатную укладку образцов астероида OSIRIS-REx
Все о космосе
Tupperware стреляет по звездам с помощью устройства, предназначенного для выращивания овощей в космосе
Все о космосе
SpaceX начинает развертывание Интернета Starlink, надеясь, что это профинансирует полеты на Марс
Все о космосе
| « Июнь 2023 » | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Пн | Вт | Ср | Чт | Пт | Сб | Вс |
| 1 | 2 | 3 | 4 | |||
| 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 |
| 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | ||