SPHERE-Konsortium feiert zwei Jahrzehnte Herausforderungen und Erfolge

Neuer Höhepunkt mit 100 Publikationen des Konsortiums, einschließlich der Veröffentlichung der ersten Exoplaneten-Demographie

Die Planetenkamera SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exo-planet REsearch), die derzeit am Very Large Telescope der ESO in Chile installiert und in Betrieb ist, zielt darauf ab, riesige Exoplaneten und planetenbildende Scheiben um sonnennahe Sterne abzubilden und zu charakterisieren. Dieses Projekt stellt eine unglaubliche wissenschaftliche, technologische und menschliche Anstrengung und Leistung dar, die vor etwa zwanzig Jahren begann.

Oben links: SPHERE auf der Nasmyth-Plattform des Very Large Telescope. Oben rechts: SPHERE-Subsysteme: SAXO, das extreme adaptive Optiksystem, ZIMPOL, das Zurich Imaging Polarimeter, IFS, der Integral-Feld-Spektrograph, und IRDIS, der Nahinfrarot-Imager und -Spektrograph. Unten: Bilder vom ersten Light von SPHERE im Frühjahr 2014 und der weiteren Umsetzung: LKW und SPHERE auf dem Weg zu UT3, erstes Light im Kontrollraum, Installation des dritten torischen Spiegels und Befestigung des SPHERE-Gehäuses.

Gestützt auf strenge Spezifikationen und ausgefeilte, zur Reife gebrachte Entwicklungen - darunter extreme adaptive Optik, Koronagraphie, Polarimetrie, differentielle Bildgebung und integrale Feldspektroskopie - wurde SPHERE von einem Konsortium aus zwölf großen europäischen Instituten über mehr als ein Jahrzehnt entworfen und gebaut, um beispiellose Leistungen am Himmel zu ermöglichen und seine wissenschaftlichen Ziele zu erreichen. Die Abbildung 1 zeigt die wichtigsten Phasen dieser Entwurfs- und Bauphase.

Nach der Inbetriebnahme im Mai 2014 wurde SPHERE der europäischen Forschergemeinschaft angeboten und erzielte schnell bahnbrechende Ergebnisse im Bereich der Erforschung der Planetenentstehung, der Demografie und der Untersuchung physikalischer Eigenschaften von Exoplaneten sowie bei der Charakterisierung von Kleinkörpern des Sonnensystems, der Umgebung entwickelter Sterne und sogar der zentralen Bereiche aktiver galaktischer Kerne.

Das SPHERE-Konsortium spielte eine wichtige Rolle bei diesen Erfolgen und feiert heute seine 100. wissenschaftliche Publikation zusammen mit der Veröffentlichung einer Serie von drei Artikeln im Astronomy & Astrophysics Journal, in denen die erste Phase der Durchmusterung von Exoplaneten bei Abständen vom Zentralstern jenseits von 10 Astronomischen Einheiten (AU) vorgestellt wird (10 AU entsprechen in unserem Sonnensystem etwa dem Abstand des Saturn von der Sonne). Dieser Erfolg stellt einen wichtigen Meilenstein für das SPHERE-Konsortium dar und belohnt die einzelnen Mitglieder und Institute, die in den letzten fünf Jahren erfolgreich zu jedem kritischen Schritt des Projekts beigetragen haben - von der Designphase über den Bau bis hin zur wissenschaftlichen Nutzung.

Galerie astrophysikalischer Ergebnisse von Exoplaneten, Scheiben, jungen und entwickelten Sternen, die vom SPHERE-Konsortium seit dem ersten Licht von SPHEREim Mai 2014 veröffentlicht wurden.

Das Konsortium ermöglichte die Ausbildung einer neuen Generation von jungen Ingenieuren und Wissenschaftlern, die es Europa erlaubt, an der Spitze dieses spannenden Forschungsfeldes zu stehen. Es steht auch dafür, mit SPHERE und seiner reichhaltigen und vielseitigen Gemeinschaft an der Spitze der Entwicklungen im Bereich der Hochkontrast-Bildgebung seine Führungsrolle zu behalten und die glänzende Zukunft der bodengestützten Beobachtungen in der Klasse der 10- bis 40m-Großteleskope vorzubereiten.

Das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) ist das Co-PI-Institut von SPHERE und war verantwortlich für die Erstellung der Datenverarbeitungspipeline, der atmosphärischen Dispersionskorrektoren und der Detektorbewegungsmechanismen für IRDIS. Die Hauptbeteiligten waren Alexei Pavlov, Ole Möller-Nilsson, Rainer Lenzen, Ralf-Rainer Rohloff und Vianak Naranjo.  Auf der wissenschaftlichen Seite ist das MPIA vor allem an den GTO-Programmen SHINE und DISK beteiligt, hauptsächlich in Person von Markus Feldt (Co-PI), Thomas Henning (Co-I), Wolfgang Brandner, Anne-Lise Maire, Miriam Keppler und Faustine Cantalloube.

Die Publikation Nr. 100 ist die zweite in einer Serie von 3 Artikeln, die das SHINE-Programm (SpHere Infrared survey for Exoplanets) beschreiben, das 2015 begann und mehr als 200 Nächte einer groß angelegten Durchmusterung am VLT umfasst. SHINE steht kurz vor dem Abschluss dieses Vorhabens mit einer systematischen Untersuchung von etwa 500 jungen, nahen Sternen, die ideale Labore für die Untersuchung der Planetenentstehung und -entwicklung darstellen:

  • Desidera, Chauvin, Bonavita, Messina, LeCoroller et al., A&A, (2021), arXiv:2103.04366: The SPHERE infrared survey for exoplanets (SHINE): I- Sample definition and target characterization (https://arxiv.org/abs/2103.04366)

  • Langlois, Gratton, Lagrange, Delorme, Boccaletti et al., A&A (2021), arXiv:2103.03976: The SPHERE infrared survey for exoplanets (SHINE): II- Observations, Data reduction and analysis, Detection performances and early-results (https://arxiv.org/abs/2103.03976)

  • Vigan, Fontanive, Meyer, Biller, Bonavita  et al., A&A (2020), arXiv:2007.06573: The SPHERE infrared survey for exoplanets (SHINE): III- The demographics of young giant exoplanets below 300 au with SPHERE (https://arxiv.org/abs/2007.06573)

Das SPHERE Konsortium:
IPAG: Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, LAM: Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, LESIA: Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique, Paris, MPIA: Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, INAF: Instituto Nationale di Astrofisica, INAF-OAPD: Observatorio Astronomico di Padova, ONERA: The French Aerospace Lab, Paris, LAGRANGE: Laboratoire Lagrange, Nice, Anton Pannekoek Institute for Astronomy, ETH Zurich, ASTRON: Netherlands Institute for Radio Astronomy, Observatoire astronomique de l’université de Genève

SPHERE Webseite (engl.): https://sphere.osug.fr/

Original-Pressemitteilung (in Französisch und Englisch) mit weiteren Kontakten und Details: https://www.osug.fr/

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