Выберите язык:

ann12037-ru — Объявление

Удостоенная Нобелевской премии лазерная технология помогает находить землеподобные планеты

30 мая 2012 г.

Новая технология лазерных частотных гребней (laser frequency combs, eso0826[1] испытана с искателем планет HARPS [2] на 3.5-м телескопе ESO в обсерватории Ла Силья в Чили. Частотные гребни обеспечивают опорные источники света необычайно высокой стабильности и потенциально способны позволить приемнику HARPS и подобным ему инструментам производить гораздо более точные измерения, чем те, которые возможны в настоящее время[3]. Ожидается, что эта новая техника станет революционным инструментом для астрономического сообщества  и что она поможет астрономам находить землеподобные планеты в зонах обитания вокруг близких к нам звезд. Эти результаты представлены в статье, которая должна появиться в журнале «Природа» (Nature) от 31 мая 2012 г.

Группа ученых из ESO, Института квантовой оптики им.Макса Планка (MPQ, Гархинг, Германия) и Института астрофизики на Канарах (Instituto de Astrofisica de Canarias - IAC, Тенерифе, Испания) под руководством Тобиаса Вилькена (Tobias Wilken) из MPQ использовала лазерный частотный гребень в тестовых наблюдениях с приемником HARPS. Это улучшило предельную достижимую точность измерений по крайней мере вчетверо по сравнению с ранее достигнутой с лампой с полым катодом.

Впервые применив новую методику с HARPS, ученые построили орбиту уже известной планеты, вращающейся вокруг звезды HD75289. Эти измерения показали хорошую сходимость с более ранними результатами, демонстрируя тем самым силу нового метода в сочетании с новым поколением спектрографов.

Прошедший тестирование частотный гребень -- прототип системы, разрабатываемой совместно ESO, MPQ, Menlo Systems GmbH (Германия),IAC и Федеральным университетом Рио Гранде до Норте (Бразилия). В недалеком будущем эта система будет встроена в HARPS для регулярного использования.

Новый метод принесет пользу в нескольких бурно развивающихся областях астрономических исследований. Наиболее значительным будет его вклад в обнаружение землеподобных планет. Одним из наиболее успешных методов отыскания планет, вращающихся вокруг других звезд, является измерение воздействия планеты на движение звезды, обнаруживаемое по мельчайшим сдвигам в спектральных линиях материнской звезды, вызываемым эффектом Допплера [4]. Эти сдвиги измеряются относительно опорного источника света, который должен быть исключительно стабилен. Лазерный частотный гребень образует источник, значительно более стабильный, чем какой-либо из тех, что прежде были в распоряжении исследователей. Это означает, что теперь должны быть достижимы измерения скоростей звезд с точностью до нескольких сантиметров в секунду. 

Если бы наблюдатели, находящиеся где-то в Галактике, захотели бы зарегистрировать присутствие Земли на орбите вокруг Солнца, им пришлось бы измерять «виляние» Солнца с годичным периодом и с амплитудой всего 9 сантиметров в секунду. Это значит, что использование частотных гребней сделает возможным регистрацию землеподобных планет в зонах обитания вокруг близлежащих звезд методом лучевых скоростей. Такие планеты находятся среди наиболее подходящих кандидатов на роль носителей жизни вне Солнечной системы.

Если заглянуть еще дальше в будущее, когда войдет в строй новое поколение наземных телескопов, таких, как Европейский Сверхгигантский Телескоп (European Extremely Large Telescope -- E-ELT), то можно предположить, что лазерные частотные гребни станут жизненно важны для прямых измерений ускорения расширения Вселенной.

Notes

[1] Лазерный Частотный Гребень представляет собой источник когерентного света, спектр излучения которого состоит из узких линий, расположенных так, что разности их частот в точности одинаковы по всей длине гребнеобразного спектра. Эти частоты так же точны и стабильны, как атомные часы, по которым они и стабилизируются специальным радиометодом. Первые частотные гребни были созданы независимо группами Хёнша (T.W. Hänsch) в Институте квантовой оптики им.Макса Планка и Холла (J. L. Hall) в Национальном Институте Стандартов и Технологии США. Метод позволяет измерять переходы в атомных и молекулярных системах с небывалой точностью. За это открытие T. W. Hänsch и J. L. Hall были награждены Нобелевской премией по физике в 2005 г.; вторую половину премии получил Глаубер (R.J. Glauber). 

[2] High Accuracy Radial velocity Planet Searcher – Высокоточный искатель планет по лучевым скоростям.

[3] Спектр лазерного частотного гребня, введенный в спектрограф, например, в HARPS, выглядит как набор эмиссионных линий равной интенсивности, раположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. В отличие от этого, обычно используемые лампы с полым катодом дают линии, определяемые электронными переходами в атомах, вследствие чего интенсивности этих линий и расстояния между ними невозможно регулировать.

[4] Эффект Допплера заключается в изменении частоты колебаний волны для наблюдателя, движущегося относительно источника волны. Астрономические спектры составлены из многочисленных спектральных линий различных химических элементов; частоты этих линий строго определены. Эффект Допплера проявляется в том, что линии космических объектов не всегда оказываются на тех частотах, на которых они должны быть; но чтобы зарегистрировать эти отклонения частот, необходим опорный спектр стационарного источника света. Используя такой метод, можно вычислить параметры орбит экзопланет, вращающихся вокруг удаленных звезд.

Ссылки

Bookmark and Share

Об объявлении

ID:ann12037

Изображения

Лазерный частотный гребень в действии
Лазерный частотный гребень в действии