ジェミニ惑星イメージャー（GPI）は、チリのジェミニ南望遠鏡のために作られた高コントラストの撮像機器である。この機器は小さな角度分離で高いコントラストを実現し、近くの恒星の周りの太陽系外惑星の直接撮像と積分面分光を可能にする。[1] : 1 ジェミニ惑星イメージャーの計画と構築に関与した協力には、アメリカ自然史博物館（AMNH）、ダンラップ研究所、ジェミニ天文台、ハーツバーグ天体物理学研究所（HIA）、ジェット推進研究所、ローレンスリバモア国立研究所（LLNL）、ローウェル天文台、SETI研究所、宇宙望遠鏡科学研究所（STSCI）、モントリオール大学、カリフォルニア大学バークレー校、カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）、カリフォルニア大学サンタクルーズ校（UCSC）、ジョージア大学が含まれる。[2]
仕様
ジェミニ・プラネット・イメージャーは、チリのセロ・パチョンにあるジェミニ南望遠鏡で運用されています。2013年11月にファーストライトを観測し、2014年11月に定常運用を開始しました。[2]この望遠鏡は、若いガス惑星の熱放射を直接検出するように設計されています。近赤外線波長（Y-Kバンド）で運用されます。この波長では、惑星は適度に明るくなりますが、地球の大気からの熱放射はそれほど強くありません。[3] : 2
このシステムは、高次補償光学システム、コロナグラフ、較正干渉計、積分場分光器など、複数の部品から構成されています。LLNLで構築中の補償光学システムは、ボストン・マイクロマシン社のMEMS 変形ミラーを使用して、大気中の空気の動きと望遠鏡の光学系によって引き起こされる波面誤差を補正します。AMNHで構築中のコロナグラフは、観測対象の星からの光を遮断しますが、これははるかに暗い伴星を観測するために必要なことです。GPIをジェミニ・サウスに送る前に、コロナグラフが使用される正確な実験条件を再現してテストすることが不可欠でした。Photonなどの調整可能なレーザー光源がこのために使用され、最も効率的な波長では、撮像装置が1億歳の太陽のような恒星の周りの木星よりわずかに重い惑星を検出できることを判定するのに役立ちました。[4] UCLAとモントリオールが開発した分光器は、波長に応じて34～83のスペクトル分解能で、検出された恒星の伴星を撮影し、スペクトルを取得します。この装置の性能により、約0.2～1秒角の角度距離で、Hバンド23等級までの伴星を、主星の1000万分の1の明るさで検出することが可能になります。[1] : 3
科学的目標
現在の太陽系外惑星の探索は、主星からの距離が太陽系の巨大ガス惑星の軌道長半径に匹敵する約5 AUを超える距離にある太陽系外惑星には鈍感である。視線速度法を用いた探査では、恒星を少なくとも1公転周期にわたって観測する必要があり、これは土星の距離にある惑星の場合約30年である。既存の補償光学機器は小さな角度分離では効果がなく、軌道長半径が約30天文単位を超えるものに限定される。ジェミニ惑星イメージャーは小さな角度分離で高いコントラストを示すため、軌道長半径が5～30天文単位の巨大ガス惑星を検出できる。[1] : 2
ジェミニ・プラネット・イメージャーは、100万年から10億年前の若いガス惑星の検出に最も効果的です。これは、若い惑星は形成時の熱を保持し、徐々に冷えるためです。惑星がまだ高温の間は明るく輝き続けるため、検出が容易になります。そのため、GPIの観測対象は若い惑星に限られますが、ガス惑星の形成過程に関する情報が得られます。特に、分光器によって温度と表面重力を測定することができ、ガス惑星の大気と熱進化に関する情報が得られます。[1] : 2
GPIは、太陽系外惑星の撮影という主目的に加え、若い恒星の周囲を周回する原始惑星系円盤、遷移円盤、そしてデブリ円盤を研究することも可能だ。これらは惑星形成の手がかりとなる可能性がある。この装置で円盤を撮影する技術は、偏光差分撮像と呼ばれる。もう一つの科学的研究対象は、太陽系の天体を高空間分解能と高ストレール比で研究することである。小惑星とその衛星、木星と土星の衛星、そして天王星と海王星は、いずれもGPIの良い観測対象である。最後の付随的な科学的研究対象は、進化した恒星からのアウトフローによる質量損失を研究することである。[要出典]
実績
51エリダヌス座bは、ジェミニ・プラネット・イメージャーによって発見された最初の太陽系外惑星です。この惑星は親星の100万分の1の明るさを持ち、太陽系外惑星で検出されたメタンの兆候としてはGJ 504bに次いで2番目に強いものです。このことから、この惑星の形成過程に関する新たな手がかりが得られると期待されます。[5]
進化
2022年、GPIはジェミニ南望遠鏡から取り外され、インディアナ州のノートルダム大学に輸送され、GPI 2.0と呼ばれるシステム全体の大規模なアップグレードが行われました。[6] GPI 2.0はジェミニ北望遠鏡に搭載され、2025年末にファーストライトが観測されると予想されています。
ギャラリー
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偏光測定を通して見たデブリディスクを示す恒星 HR4796a の GPI 画像。
参考文献
- ^ abcd Bruce Macintosh; James Graham; David Palmer; Rene Doyon; Don Gavel; James Larkin; Ben Oppenheimer; Leslie Saddlemyer; J. Kent Wallace; Brian Bauman; Julia Evans; Darren Erikson; Katie Morzinski; Donald Phillion; Lisa Poyneer; Anand Sivaramakrishnan; Remi Soummer; Simon Thibault; Jean-Pierre Veran (2006年6月). 「ジェミニ惑星イメージャー」. Adaptive Optics II の進歩. 第6272巻. pp. 62720L–62720L–12. Bibcode :2006SPIE.6272E..0LM. doi :10.1117/12.672430. OSTI 898473。S2CID 123044593 。
- ^ ab 「GPI: Gemini Planet Imager」. 2010年3月7日閲覧。
- ^ グレアム、ジェームス R.;マッキントッシュ、ブルース。ドヨン、ルネ。小槌、ドン。ラーキン、ジェームズ。レバイン、マーティ。オッペンハイマー、レベッカ。パーマー、デイビッド。サドルマイヤー、レス。シバラマクリシュナン、アナンド。ヴェラン、ジャン・ピエール。ケント州ウォレス (2007)。 「Gemini Planet Imager (GPI) による地上からの系外惑星の直接検出」。arXiv : 0704.1454 [astro-ph]。
- ^ SR Soummer; et al. (2009). 「ジェミニ惑星イメージャーコロナグラフテストベッド」. Shaklan, Stuart B. (編). 『太陽系外惑星検出のための技術と計測IV』第7440巻. pp. 74400R. Bibcode :2009SPIE.7440E..0RS. doi :10.1117/12.826700. S2CID 122904075.
- ^ Bjorn, Carey. 「天文学者、太陽系外惑星「若い木星」を発見」. ScienceDaily .スタンフォード大学. 2015年8月17日閲覧。
- ^ “GPI 2.0”. 2022年2月3日. 2024年1月7日閲覧。
参考文献
- グラハム、ジェームス R.マッキントッシュ、ブルース。ドヨン、ルネ。小槌、ドン。ラーキン、ジェームズ。レバイン、マーティ。オッペンハイマー、レベッカ。パーマー、デイビッド。サドルマイヤー、レス。シバラマクリシュナン、アナンド。ヴェラン、ジャン・ピエール。ケント州ウォレス (2007)。 「Gemini Planet Imager (GPI) による地上からの系外惑星の直接検出」。arXiv : 0704.1454 [astro-ph]。
- ブルース・マッキントッシュ、ジェームズ・グラハム、デイビッド・パーマー、ルネ・ドヨン、ドン・ギャベル、ジェームズ・ラーキン、ベン・オッペンハイマー、レスリー・サドルマイヤー、J・ケント・ウォレス、ブライアン・バウマン、ジュリア・エヴァンス、ダレン・エリクソン、ケイティ・モージンスキー、ドナルド・フィリオン、リサ・ポイニア、アナンド・シヴァラマクリシュナン、レミ・ソウマー、サイモン・ティボー、ジャン＝ピエール・ヴェラン（2006年6月）。「ジェミニ惑星イメージャー」。Advances in Adaptive Optics II。第6272巻。pp. 62720L–62720L–12。Bibcode :2006SPIE.6272E..0LM。doi : 10.1117/12.672430。OSTI 898473。S2CID 123044593 。
