Un equipo de científicos e ingenieros dirigido por investigadores de Princeton informó recientemente sobre la operación exitosa de un nuevo instrumento para el Telescopio Subaru en Hawái que permitirá a los astrónomos realizar observaciones directas de planetas que orbitan estrellas cercanas.

El instrumento, apodado CHARIS, fue diseñado y construido por un equipo dirigido por N. Jeremy Kasdin, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial. Permite a los astrónomos aislar la luz que se refleja en planetas más grandes que Júpiter y luego analizar la luz para determinar detalles sobre el tamaño de los planetas. edad y componentes atmosféricos. La reciente observación es conocida en la comunidad astronómica como una "primera luz, "una primera prueba de campo del instrumento en el telescopio que demuestra que está funcionando con éxito.

"No podríamos haber estado más satisfechos con los resultados, ", dijo Kasdin." CHARIS superó todas nuestras expectativas. No puedo elogiar lo suficiente a nuestro equipo por su arduo trabajo y dedicación que hicieron de CHARIS un éxito. Está en camino de estar disponible para observaciones científicas a partir de febrero de 2017 ".

CHARIS, un acrónimo del espectrógrafo de imágenes coronagráfico de alta resolución angular, es parte de un gran esfuerzo en astronomía para encontrar y analizar planetas que orbitan estrellas distantes, conocidos como exoplanetas. Desde el primer descubrimiento de un exoplaneta en 1995, los investigadores han descubierto más de 1, 000 de esos planetas, una gran mayoría procedente del observatorio espacial Kepler de la NASA. Casi todos esos descubrimientos se basaron en el uso de cambios mínimos en la luz estelar para identificar la presencia de planetas; como resultado, esas observaciones no pueden decirles a los científicos mucho sobre los planetas mismos.

Proyectos más recientes han demostrado la capacidad de capturar la luz reflejada de un planeta y separarla de la luz que brilla directamente de su estrella madre. Esos esfuerzos permiten a los científicos examinar la luz y determinar la composición química de la atmósfera del planeta de la misma manera que los químicos usan el espectro de la luz (la longitud de onda o los colores de la luz) para analizar la composición del material en un laboratorio. El proyecto CHARIS es parte de ese esfuerzo. En la actualidad, CHARIS es el único espectrógrafo dedicado a la investigación de exoplanetas en un telescopio de clase de 8 metros en el hemisferio norte.

"CHARIS es una adición clave a las crecientes capacidades de caracterización e imágenes de exoplanetas en Subaru Telescope, "dijo Olivier Guyon, líder del programa de óptica adaptativa en Subaru y miembro de la facultad de la Universidad de Arizona. "Con los espectros CHARIS ahora podemos hacer mucho más que simplemente detectar planetas:podemos medir sus temperaturas y la composición de la atmósfera".

El proyecto CHARIS es parte de una colaboración a largo plazo entre Princeton, la Universidad de Tokio y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón, que opera el telescopio Subaru en Mauna Kea, Hawai. El instrumento CHARIS fue diseñado y construido en Princeton bajo la dirección de Tyler Groff, ex estudiante de doctorado e investigador asociado que trabaja con Kasdin, que ahora trabaja para el Goddard Space Flight Center de la NASA.

"Al analizar el espectro de un planeta, realmente podemos entender mucho sobre el planeta, ", Dijo Groff." Puede ver características específicas que pueden permitirle comprender la masa, la temperatura, la edad del planeta ".

El espectrógrafo está sellado en una caja de 500 libras que mide 30 pulgadas por 30 pulgadas por 12 pulgadas y funciona a una temperatura de 50 grados Kelvin (-370 grados Fahrenheit). El conjunto incluye nueve espejos, cinco filtros, dos conjuntos de prismas y una matriz de microlentes:un dispositivo óptico especial con una matriz de lentes diminutas grabadas en su superficie. El equipo de investigación tardó cinco años en completar CHARIS.

El espectrógrafo se encuentra detrás de un dispositivo llamado coronógrafo, que canaliza la luz del telescopio y utiliza patrones de interferencia para dividir la luz que proviene directamente de una estrella de la luz que se refleja en los planetas en órbita. Es un poco como captar la luz que se refleja en una mota de oropel que flota frente a un foco de luz a cientos de kilómetros de distancia. Los investigadores dijeron que el alto contraste en la imagen es clave para una observación exitosa. El telescopio Subaru logra esto a través de una combinación del instrumento CHARIS y la óptica adaptativa llamada Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics. Nemanja Jovanovic, que es parte del equipo de Guyon en Subaru, lideró los esfuerzos para integrar los dos sistemas.

CHARIS tiene un campo de visión relativamente estrecho. Groff dijo que observa alrededor de 2 segundos de arco del cielo. (La luna llena vista desde la Tierra es aproximadamente 1, 800 segundos de arco). Pero tiene la capacidad de tomar imágenes a través de una banda muy amplia de longitudes de onda de luz, permitiendo un análisis detallado de cualquier cosa en su campo.

"Probamos CHARIS en Neptune, pero el planeta entero ni siquiera cabe en nuestro detector, "Groff dijo. Sin embargo, El campo de visión del espectrógrafo es tan detallado que los investigadores pudieron hacer interesantes observaciones de las nubes que flotan en la superficie del planeta.

El proyecto CHARIS fue el trabajo de un gran equipo de investigadores. Kasdin y Masahiko Hayashi, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, son los investigadores principales. Además de Groff, otros miembros del equipo incluyeron:Michael Galvin, Michael Carr, Craig Loomis, Norman Jarosik, Johnny Greco, Robert Lupton, Edwin Turner, James Gunn y Gillian Knapp de Princeton; Mary Anne Limbach de Limbach Optics; Nemanja Johanovic, del telescopio Subaru; Timothy Brandt del Instituto de Estudios Avanzados; y Jeffrey Chilcote de la Universidad de Toronto.

Groff dijo que ha habido un gran interés en el proyecto en la comunidad astronómica y los investigadores principales ahora están revisando propuestas de investigación.

"Hay mucha emoción, ", dijo." CHARIS se abrirá para la ciencia en febrero para todos ".