«Эта недорогая технология обеспечивает высокую фотометрическую точность при наблюдениях за экзопланетами, когда они проходят — пересекают перед яркими звездами, вокруг которых они вращаются», — сказал Гудмундур Стефанссон, аспирант Пенсильванского университета, научный сотрудник НАСА по Земле и космосу и ведущий специалист. Автор статьи. «Эта технология особенно актуальна, учитывая надвигающийся запуск спутника NASA для исследования транзитных экзопланет (TESS) в начале 2018 года. Это дело наземных служб, чтобы быстро и надежно отслеживать планеты-кандидаты, которые были идентифицированы TESS».Диффузоры — это небольшие кусочки стекла, которые можно легко приспособить для установки на различные телескопы.
Стефанссон считает, что из-за их низкой стоимости и адаптируемости, фотометрия с использованием диффузора позволит астрономам максимально использовать информацию от TESS, подтверждая кандидатов на новые планеты с Земли.«Формирующие свет рассеиватели изготавливаются с использованием точного процесса нанопроизводства, — сказал Суврат Махадеван, доцент астрономии и астрофизики Пенсильванского университета и автор статьи, — где тщательно разработанный узор поверхности точно написан на пластиковом полимере на пластиковом полимере. поверхность стекла или непосредственно на самом стекле. Рисунок состоит из точных микромасштабных структур, спроектированных так, чтобы преобразовывать переменный световой поток от звезд в заранее заданную широкую и стабильную форму выходного сигнала, распределенную по множеству пикселей на телескопической камере ».
Исследовательская группа проверила новую технологию рассеивания "в небе" на телескопе Хейла в Паломарской обсерватории в Калифорнии, телескопе 0,6 м в обсерватории Дейви Лаб в штате Пенсильвания и телескопе 3,5 м ARC в обсерватории Апач-Пойнт в Нью-Мексико. Во всех случаях изображения, полученные с помощью диффузора, были неизменно более стабильными, чем изображения, полученные с использованием обычных методов — они сохраняли относительно постоянный размер, форму и интенсивность, что является неотъемлемой частью достижения высокоточных измерений.
Использование сфокусированного телескопа без рассеивателя позволило получить изображения, которые колеблются по размеру и интенсивности. Распространенный метод «расфокусировки» телескопа — преднамеренное расфокусирование изображения для рассеивания света — давал более высокую фотометрическую точность, чем сфокусированные наблюдения, но все же создавал изображения, которые колебались по размеру и интенсивности.«Рассеянные наблюдения, безусловно, самые стабильные», — сказал Мин Чжао, специалист по обработке данных в The New York Times и бывший научный сотрудник Пенсильванского университета, который руководил разработкой диффузоров на 5-метровом телескопе Хейла в Паломаре.Формируя световой поток, рассеиватель позволяет астрономам преодолевать шум, создаваемый атмосферой Земли. «Стабильные и плавные изображения, получаемые с помощью диффузоров, необходимы для минимизации неблагоприятного воздействия турбулентной атмосферы на наши измерения и для максимизации нашей точности», — сказал Чжао.
«Эта технология работает в широком диапазоне длин волн, от оптического — видимого людьми — до ближнего инфракрасного», — сказал Джейсон Райт, доцент астрономии и астрофизики Пенсильванского университета. "Таким образом, диффузоры могут использоваться для широкого круга исследований экзопланет. Мы можем использовать их для точного измерения времени, в течение которого экзопланетные миры проходят через свои звезды, что поможет нам измерить их массы и состав и даже найти новые планеты в их системах; и мы можем использовать их для изучения температурных структур атмосфер планет-гигантов ».Исследовательская группа уже налаживает сотрудничество для внедрения этой технологии на других телескопах по всему миру. «Наша цель — оснастить более широкое сообщество экзопланет недорогими прецизионными инструментами для проведения точных измерений, которые помогут в будущих наблюдениях в науке об экзопланетах», — сказал Стефанссон.
Помимо Стефанссона, Махадевана, Чжао и Райта, в исследовательскую группу Penn State входят аспиранты Шубхам Канодиа, Леа М. З. Хаген и Лео Дж. Лю; студентка Итин Ли; и постдокторанты Томас Битти и Пол Робертсон.
В группу разработчиков диффузоров и исследователей входят также Лесли Хебб, доцент кафедры физики колледжей Хобарта и Уильяма Смита; Джон Вишневски, президентский профессор и доцент физики Университета Оклахомы; Джозеф Хюнерхофф, в прошлом инженер по приборам 3,5-метрового телескопа обсерватории Апач-Пойнт, теперь инженер-оптико-механик в Hindsight Imaging, Inc.; Бретт Моррис, аспирант Вашингтонского университета; Сэм Халверсон, научный сотрудник НАСА Саган из Пенсильванского университета; Джозеф О’Рурк, научный сотрудник Калифорнийского технологического института; Хизер Кнутсон, профессор астрономии Калифорнийского технологического института; Сюзанна Хоули, профессор астрономии Вашингтонского университета; Чад Бендер, младший астроном из Университета Аризоны; Джек Дембики, Кэндис Грей и Теодор Рудик, специалисты по эксплуатации телескопов 3,5-метрового телескопа обсерватории Апач-Пойнт; Рассет Макмиллан, менеджер по ночным операциям в обсерватории Апач-Пойнт; и Уильям Кетцебак, главный инженер 3,5-метровой обсерватории Апач-Пойнт.