Teleskopfastgørelse tillader jordbaserede observationer af nye verdener at konkurrere med dem fra rummet

En ny, billig fastgørelse til teleskoper tillader tidligere uopnåelig præcision i jordbaserede observationer af eksoplaneter-planeter ud over vores solsystem. Med den nye vedhæftede fil, jordbaserede teleskoper kan producere målinger af lysintensitet, der konkurrerer med fotometriske observationer af højeste kvalitet fra rummet. Penn State -astronomer, i tæt samarbejde med nanofabrication labs på RPC Photonics i Rochester, New York, skabt brugerdefinerede "stråleformende" diffusorer-omhyggeligt strukturerede mikrooptiske enheder, der spreder indgående lys over et billede-der er i stand til at minimere forvrængninger fra Jordens atmosfære, der kan reducere præcisionen af ​​jordbaserede observationer. Et papir, der beskriver diffusorernes effektivitet, vises online den 5. oktober, 2017, i Astrofysisk Journal .

"Denne billige teknologi leverer høj fotometrisk præcision i observationer af eksoplaneter, når de transiterer - krydser foran - de lyse stjerner, de kredser om, "sagde Gudmundur Stefansson, kandidatstuderende ved Penn State, NASA Earth and Space Science Fellow, og hovedforfatter af papiret. "Denne teknologi er især relevant i betragtning af den forestående lancering af NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) tidligt i 2018. Det er op til jordbaserede faciliteter til hurtigt og pålideligt at følge op på kandidatplaneter, der er identificeret af TESS."

Spredere er små glasstykker, der let kan tilpasses til montering på en række teleskoper. På grund af deres lave omkostninger og tilpasningsevne, Stefansson mener, at diffusorassisteret fotometri vil tillade astronomer at få mest muligt ud af informationen fra TESS, bekræfter nye planetkandidater fra jorden.

"Stråleformende diffusorer fremstilles ved hjælp af en præcis nanofabrikationsproces, "sagde Suvrath Mahadevan, lektor i astronomi og astrofysik i Penn State og forfatter til papiret, "hvor et omhyggeligt designet overflademønster præcist skrives på en plastpolymer på en glasoverflade eller ætses direkte på selve glasset. Mønsteret består af præcise mikroskala strukturer, konstrueret til at forme det varierende lysindgang fra stjerner til en foruddefineret bred og stabil outputform spredt over mange pixels på teleskopkameraet. "

Forskergruppen testede den nye diffusorteknologi "on-sky" på Hale-teleskopet ved Palomar Observatory i Californien, 0,6 m teleskopet ved Davey Lab Observatory i Penn State, og ARC 3,5 m teleskopet ved Apache Point Observatory i New Mexico. I alle tilfælde, billeder produceret med en diffusor var konsekvent mere stabile end dem, der brugte konventionelle metoder - de bevarede en relativt ensartet størrelse, form, og intensitet, hvilket er en integreret del i at opnå meget præcise målinger. Ved hjælp af et fokuseret teleskop uden diffuser producerede billeder, der svinger i størrelse og intensitet. En almindelig metode til at "defokusere" teleskopet - bevidst at tage billedet ud af fokus for at sprede lys - gav højere fotometrisk præcision end fokuserede observationer, men skabte stadig billeder, der svingede i størrelse og intensitet.

"Spredte observationer er langt de mest stabile", sagde Ming Zhao, dataforsker ved The New York Times og tidligere forskningsassistent i Penn State, der ledte diffusorindsatsen ved 5m Hale -teleskopet ved Palomar.

Ved at forme lysets output, diffusoren giver astronomer mulighed for at overvinde støj skabt af Jordens atmosfære. "De stabile og glatte billeder leveret af diffusorer er afgørende for at minimere de negative virkninger af den turbulente atmosfære på vores målinger, og ved at maksimere vores præcision, "sagde Zhao.

"Denne teknologi fungerer over en lang række bølgelængder, fra det optiske - synligt for mennesker - til det nær infrarøde, "sagde Jason Wright, lektor i astronomi og astrofysik i Penn State og forfatter til papiret. "Som sådan, diffusorer kan bruges til en bred vifte af eksoplanetvidenskab. Vi kan bruge dem til nøjagtigt at måle de gange exoplanetære verdener passerer deres stjerner, som hjælper os med at måle deres masse og sammensætninger, og endda finde nye planeter i deres systemer; og vi kan bruge dem til at studere temperaturstrukturer på kæmpe planets atmosfærer. "

Forskergruppen etablerer allerede samarbejder om at implementere denne teknologi på andre teleskoper rundt om i verden. "Vores mål er at udstyre det bredere eksoplanetsamfund med billige præcisionsværktøjer til at levere præcise målinger for at hjælpe fremtidige observationer inden for eksoplanetvidenskab, sagde Stefansson.