2017.12.15. - Működik az exobolygó-kutatás új generációs csúcsműszere

Megkezdődtek az első tesztmérések az ESO legújabb spektrográfjával, az ESPRESSO-val. Ez a harmadik generációs műszer méltó utódja lesz a La Silla Obszervatóriumban található HARPS spektrográfnak.

Megkezdődtek az első tesztmérések az ESO legújabb spektrográfjával, az ESPRESSO-val (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations). Ez a harmadik generációs műszer méltó utódja lesz a La Silla Obszervatóriumban található HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) spektrográfnak, amely a 3,6 méter tükörátmérőjű távcsőre van felszerelve. Az előd az úgynevezett radiálissebesség-mérések során kb. 1 m/s pontosság elérésére képes, ezzel szemben az ESSPRESSO akár a néhány cm/s (azaz két nagyságrenddel jobb) pontosságot is elérheti. Ez a technológiai fejlődésen túl annak köszönhető, hogy a műszer nem csak egyetlen nagy távcsőre van felszerelve. Akár egyszerre is használhatja a VLT (Very Large Telescope) 4 db 8,2 méteres távcsövét, egy jóval nagyobb 16 méteres távcsövet emulálva.

Első alkalommal használhatja ki egy berendezés mind a négy VLT távcső fénygyűjtő képességét spektroszkópiai célokra. A képen a tesztmérés egyik első spektruma.
[eso.org]

De mik is azok a radiálissebesség-mérések, és mire használhatóak? Bármely hozzánk képest közeledő vagy távolodó (azaz radiális irányban mozgó) fényforrás fénye Doppler-eltolódást szenved. Ez a jelenség teljesen analóg a hétköznapok során is megtapasztalt közeledő vagy távolodó sziréna esetével. Ha egy szirénázó jármű éppen felénk jön, akkor magasabbnak halljuk a hangját. Távolodáskor a helyzet fordított, egyre mélyebb, azaz alacsonyabb frekvenciájú hangot hallunk.

Ez történik a kibocsátott fénnyel is. Ha a forrás távolodni látszik tőlünk, akkor az érkező fotonokat szintén egy kicsivel alacsonyabb frekvencián fogjuk észlelni, mint amelyen kibocsátódtak. Ezt gyakran vöröseltolódásnak is nevezik, mert a látható fény tartományában a kibocsátott fotonok valóban a spektrum vörös vége felé tolódnak el. Ugyanígy beszélhetünk kékeltolódásról is egy hozzánk képest közeledő fényforrás esetében.

A radiális sebesség módszerének szemléltetése.
[ESO Press Photo 22e/07]

Ezt a jelenséget a csillagászatban (egyebek mellett) kettős rendszerek vizsgálatára használhatjuk. Egy ilyen rendszerben az egyik komponens akár exobolygó is lehet. Az exobolygó valójában nem a csillaga körül kering, hanem azzal együtt a rendszer tömegközéppontja körül (animáció itt). Emiatt persze a csillag maga is elmozdul. A jelenség olyan, mintha a bolygó egy kicsit "ide-oda rángatná" a csillagot a keringése által. Emiatt ha a csillag éppen felénk látszik elmozdulni, akkor egy kicsit "kékebbnek", míg a távolodása közben "vörösebbnek" fogjuk észlelni a fényét. Ennek mértékét a csillagok spektrumában megtalálható, ismert frekvencián megjelenő vonalak segítségével határozhatjuk meg. Ha ezt az eltolódást egy érzékeny műszerrel képesek vagyunk kimérni, akkor a csillagról és a kísérőjéről is nagyon sok információt tudhatunk meg.

Vöröseltolódást szenvedett vonalak a spektrumban.
[???]

Csak a szemléltetés kedvéért a korábbi HARPS műszer segítségével kimutatható 1 m/s sebesség kisebb, mint egy sétáló ember tempója. Még ehhez képest is óriási fejlődés az ESPRESSO cm/s értékű pontossága. Ezzel a nagyfokú érzékenységgel minden korábbinál kisebb tömegű exobolygó is vizsgálhatóvá válik, sőt akár ezen bolygók légkörének elemzésére is lehetőség nyílik.

A projekt vezető tudósa, Francesco Pepe (Genfi Egyetem) nyilatkozta, hogy "ez a siker több mint tíz év munkájának eredménye. Az ESPRESSO nemcsak a következő evolúciós lépés a HARPS műszerhez képest, de a korábbi eszközöktől eltérően képes kihasználni a VLT teljes fénygyűjtő kapacitását… Az ESPRESSO legalább egy évtizedig felülmúlhatatlan lesz, és türelmetlenül várom az első apró kőzetbolygó felfedezését!"

Bár a berendezés fő célja az, hogy az exobolygók vizsgálatát egy új szintre emelje, sok más alkalmazása is van. Az ESPRESSO lesz a legjobb eszköz annak vizsgálatára, hogy a természet fizikai állandói vajon megváltoztak-e az Univerzum fiatal kora óta. Az ilyen apró változásokat a fizika néhány elmélete ugyan megjósolja, de eddig soha nem volt ilyen jó lehetőségünk azokat megfigyelni.

Forrás:

• csillagaszat.hu 2017.12.12.