Primeiras observações do SPHERE, instrumento que fotografa exoplanetas

Instalado um novo e revolucionário instrumento no VLT

Esta imagem infravermelha mostra o anel de poeira em torno da estrela próxima HR 4796A, na constelação austral do Centauro. Trata-se de uma das primeiras imagens obtidas pelo instrumento SPHERE, pouco depois da sua instalação no Very Large Telescope do ESO em maio de 2014. A imagem mostra não apenas o anel com uma nitidez excecional mas ilustra também como o SPHERE consegue suprimir tão bem o brilho intenso da estrela - a chave para encontrar e estudar exoplanetas no futuro. Créditos: ESO/J.-L. Beuzit et al./SPHERE Consortium

Esta imagem infravermelha mostra o anel de poeira em torno da estrela próxima HR 4796A, na constelação austral do Centauro. Trata-se de uma das primeiras imagens obtidas pelo instrumento SPHERE, pouco depois da sua instalação no Very Large Telescope do ESO em maio de 2014. A imagem mostra não apenas o anel com uma nitidez excecional mas ilustra também como o SPHERE consegue suprimir tão bem o brilho intenso da estrela – a chave para encontrar e estudar exoplanetas no futuro.
Créditos: ESO/J.-L. Beuzit et al./SPHERE Consortium

O SPHERE – Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch instrument – foi instalado no Very Large Telescope do ESO (VLT) no Observatório do Paranal, no Chile e executou com sucesso as suas primeiras observações científicas.
Este novo e poderoso instrumento concebido para estudar exoplanetas utiliza várias técnicas avançadas em simultâneo, proporcionando um desempenho drasticamente melhorado relativamente aos instrumentos já existentes.
O SPHERE forneceu já imagens impressionantes dos discos de poeira em torno de estrelas próximas e outros alvos durante os primeiros dias de observações.
O SPHERE foi desenvolvido e construído por um consórcio de várias instituições europeias, lideradas pelo Institut de Planétologie et d´Astrophysique de Grenoble, França, em parceria com o ESO.
Espera-se que o instrumento revolucione o estudo detalhado de exoplanetas e discos circunstelares.

Imagem SPHERE da lua de Saturno, Titã. Crédito: ESO/J.-L. Beuzit et al./SPHERE Consortium

Imagem SPHERE da lua de Saturno, Titã. Crédito: ESO/J.-L. Beuzit et al./SPHERE Consortium

O SPHERE passou nos testes de aceitação na Europa em dezembro de 2013, tendo seguidamente sido enviado para o Paranal. No Paranal voltou a ser cuidadosamente montado, tendo ficado terminado em maio de 2014, altura em que o instrumento foi instalado no Telescópio Principal número 3 do VLT. O SPHERE trata-se de um instrumento de segunda geração para o VLT (os primeiros três foram o X-shooter, o KMOS e o MUSE).

O SPHERE combina várias técnicas avançadas para obter o melhor contraste possível em imagens diretas de exoplanetas – com resultados muito superiores aos obtidos pelo NACO, o instrumento que obteve a primeira imagem direta de um exoplaneta. Para conseguir um tal desempenho o SPHERE necessitou de um desenvolvimento desde muito cedo de técnicas inovadoras, em particular nas áreas de óptica adaptativa, detectores especiais e componentes de coronógrafo.

“O SPHERE é um instrumento muito complexo. Graças ao trabalho árduo das muitas pessoas envolvidas na sua conceção, construção e instalação, conseguimos já superar todas as nossas expectativas. Fantástico!” diz Jean-Luc Beuzit, do Institut de Planétologie et d´Astrophysique de Grenoble, França, e investigador principal do SPHERE.

Os objetivos principais do SPHERE são encontrar e caracterizar, através de imagens diretas (a maioria dos exoplanetas que se conhecem atualmente foram descobertos por técnicas indiretas – tais como variações da velocidade radial da estrela hospedeira ou diminuição do brilho da estrela causada por um exoplaneta em trânsito. Até agora apenas foram obtidas imagens diretas de alguns exoplanetas), exoplanetas gigantes que orbitam estrelas próximas. Trata-se um de grande desafio, uma vez que estes planetas, para além de estarem muito próximo das suas estrelas progenitoras, são muito menos brilhantes do que estas. Numa imagem normal, mesmo com as melhores condições de observação, a forte luz da estrela ofusca completamente o fraco brilho do planeta. Toda a conceção do SPHERE está portanto focada em conseguir atingir o maior contraste possível na pequena região do céu em torno da estrela brilhante.

A primeira das três técnicas inovadoras exploradas pelo SPHERE é a óptica adaptativa extrema, de forma a corrigirem-se os efeitos da atmosfera terrestre e obterem-se imagens mais nítidas e onde o contraste do exoplaneta aumente. Em segundo lugar, usa-se um coronógrafo para bloquear a radiação emitida pela estrela e aumentar ainda mais o contraste. Finalmente, aplica-se uma técnica chamada imagem diferencial, que explora as diferenças entre as radiações planetária e estelar em termos de cor ou polarização – e estas diferenças subtis podem também ser usadas para revelar um exoplaneta atualmente invisível (uma outra técnica simples utilizada pelo SPHERE consiste em tirar muitas imagens de um objeto, mas com uma rotação significativa da imagem de umas para as outras. Características que rodem são artefactos do processo fotográfico, no entanto características que se mantenham no mesmo sítio são objetos reais no céu).

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A companheira muito ténue da estrela Iota do Sagitário observada pelo SPHERE. Crédito: ESO/J.-L. Beuzit et al./SPHERE Consortium

A companheira muito ténue da estrela Iota do Sagitário observada pelo SPHERE. Crédito: ESO/J.-L. Beuzit et al./SPHERE Consortium

Durante as primeiras observações foram observados diversos alvos utilizando os diferentes modos do SPHERE. Obteve-se uma das melhores imagens até à data de um disco de poeira em torno da estrela próxima HR 4796A. A imagem mostra não apenas o anel com uma nitidez excecional mas ilustra também como o SPHERE consegue suprimir tão bem o brilho intenso da estrela situada no centro da imagem.

Depois de vários testes extensos e verificações científicas, o SPHERE estará disponível a toda a comunidade astronómica, em finais de 2014.

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Leiam o artigo completo, na página do ESO, aqui.

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