Første lys til PEPSI-polarimetrene

Takket være et smart designet "to-i-en" instrument, der er fastgjort til verdens mest kraftfulde teleskop, astronomer kan uddrage flere spor om egenskaberne af fjerne stjerner eller exoplaneter end tidligere muligt.

Udviklet på Leibniz-Institutet for Astrofysik i Potsdam, Tyskland, Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument (PEPSI) så første lys den 1. april, 2015, efter at være blevet installeret med succes ved Large Binocular Telescope Observatory (LBTO) i Arizona, USA. Da begge PEPSI's polarimetre blev monteret i fokuspunkterne på hver af LBT's to 8,4 meter spejle i slutningen af ​​september 2017, teleskopet blev rettet mod stjernegamma Equ og polariseret lys blev modtaget. Fra disse spektre kan astronomer, for eksempel, udlede geometrien og styrken af ​​magnetiske felter på overfladen af ​​fjerne stjerner, eller studere det reflekterede lys fra atmosfæren på potentielt beboelige exoplaneter.

Et polarimeter adskiller stjernelys efter dets svingningsplaner. Det er komplementært til en spektrograf, der som et prisme, adskiller lys i henhold til dets oscillationsfrekvenser (eller farve). De to kombinerede, polarimeter og spektrograf, tilføjet til et kraftigt teleskop, gøre det muligt for astronomer at opnå spektre i polariseret lys. Dette tillader igen karakteriseringen af ​​den fulde bølgefront af det indkommende stjernelys og udtrække detaljer af dets strålingsfysik, som ellers forbliver skjult.

En række integrationer i cirkulært og lineært polariseret lys blev opnået, da teleskopet blev peget på den magnetiske referencestjerne Gamma Equulei, eller gamma Equ, en dobbeltstjerne placeret omkring 118 lysår fra Jorden. Disse spektre har en spektral opløsning på R=120, 000, det betyder, at de kan opløse to bølgelængder med kun fem hundrededele af et brintatoms diameter fra hinanden. De dækker to store bølgelængdeområder i det synlige lys samtidigt, og har et hidtil uset signal-til-støj-forhold. Fordi de to polarimetre for hvert af LBT's "øjne" er identiske og modulære i design, cirkulære og lineære polariseringer blev opnået samtidigt.

Gamma Equ-testen inkluderede også et såkaldt nulspektrum, som opnås ved at bytte observationssekvensen i de to fibre. Ideelt set det ville give nul polarisering og være uafhængig af bølgelængde. Enhver resterende polarisering ville skyldes instrumentelle effekter.

"Nulspektret for PEPSI viser en ekstraordinær lav grad af polarisationsstøj forårsaget af instrumentet, " siger dens hovedefterforsker, Prof. Dr. Klaus Strassmeier, Research Branch Director ved AIP og professor i astronomi ved University of Potsdam. "Sammenlignet med de bedste spektropolarimetre, der i øjeblikket er tilgængelige på andre teleskoper, det er nok bedre med en faktor ti." Til sidst, PEPSI-polarimetrene vil muliggøre stjernemagnetiske feltmålinger med ekstrem høj præcision, " tilføjer PEPSI's projektforsker Dr. Ilya Ilyin.

For Dr. Christian Veillet, LBTO direktør, "I 8-10m klassen teleskopudvalgsklub, PEPSI var allerede et unikt instrument, takket være dens opløsning koblet til to 8,4-m spejle tilgængelige samtidigt. Tilføjelsen af ​​et polarimeter på hvert af LBTs øjne giver LBTO endnu en unik egenskab. Det kommer som et værdifuldt supplement til interferometri, som giver LBTs to øjne billedopløsningen af ​​et 23-m teleskop."

PEPSI-instrumentet er tilgængeligt for alle LBT-partnere, inklusive det tyske astronomiske samfund.