SPHERE – het Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch-instrument – is geïnstalleerd op de Very Large Telescope (VLT) van de ESO-sterrenwacht op Paranal in Chili, en heeft zijn eerste licht opgevangen. Deze exoplanetenjager gaat planeten rond andere sterren dan onze zon opsporen en onderzoeken. Het geavanceerde instrument levert spectaculair betere prestaties dan bestaande instrumenten en heeft al bij zijn eerste waarnemingen indrukwekkende beelden gemaakt van stofschijven rond nabije sterren en andere objecten.
SPHERE is ontwikkeld en gebouwd door een consortium van vele Europese instituten, onder leiding van het Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, in samenwerking met ESO. Een van de drie camera's van SPHERE is de polarimeter ZIMPOL, die in een nauwe samenwerking tussen de ETH Zürich, de NOVA Optische-Infrarood-Instrumentatiegroep en de Universiteit van Amsterdam is ontworpen en gebouwd. Naar verwachting zal SPHERE een revolutie teweegbrengen in het onderzoek aan exoplaneten en circumstellaire schijven.
Nadat SPHERE in december 2013 zijn laatste test had doorstaan, werd hij naar Paranal verscheept. Daar aangekomen is hij weer voorzichtig in elkaar gezet en aan Unit Telescope 3 van de VLT gekoppeld. SPHERE is de laatste van de tweede generatie van instrumenten voor de VLT (de eerste drie waren X-shooter, KMOS en MUSE).
Dankzij een combinatie van geavanceerde technieken kan SPHERE contrastrijkere opnamen van exoplaneten maken dan zijn voorgangers. Hij overtreft NACO, waarmee de eerste rechtstreekse opname van een exoplaneet is gemaakt, ruimschoots. Om tot deze indrukwekkende prestaties te komen, moesten nieuwe technieken worden ontwikkeld, met name op het gebied van adaptieve optiek, speciale detectoren en coronagraafcomponenten.
ZIMPOL voegt een unieke contrastversterkende methode aan SPHERE toe. Licht van een ster is niet gepolariseerd, maar licht dat wordt gereflecteerd door een planeet of een stofschijf rond een ster, is wel sterk gepolariseerd. ZIMPOL maakt hiervan gebruik om het sterlicht nog verder te onderdrukken. Dit maakt SPHERE ook buitengewoon geschikt voor de opsporing van planeetvormende schijven. "SPHERE en vooral ZIMPOL maken het voor het eerst mogelijk de planeetvormende binnenregio's van deze schijven te bestuderen. We staan te popelen deze plaatjes in handen te krijgen", zegt co-pi prof. Carsten Dominik (UvA).
Het belangrijkste doel van SPHERE is om grote exoplaneten bij nabije sterren op te sporen en te karakteriseren door middel van rechtstreekse opnamen. Dat is een uiterst moeilijke taak, omdat zulke planeten zich vanaf de aarde gezien heel dicht bij hun moederster bevinden en heel weinig licht geven. Op een normale opname gaat de zwakke gloed van de planeet volkomen verloren in het licht van de ster. Daarom is het hele ontwerp van SPHERE erop gericht om een zo hoog mogelijk contrast te bereiken in het kleine stukje hemel rond de verblindende ster.
De eerste van de drie baanbrekende technieken die door SPHERE worden benut is de extreem adaptieve optiek die corrigeert voor het vertroebelende effect van de aardatmosfeer. In de tweede plaats wordt een coronagraaf gebruikt om het licht van de ster af te schermen en het contrast nog verder te vergroten. En ten slotte wordt zogeheten differentiële beeldweergave toegepast – een techniek die gebruik maakt van de verschillen tussen het licht van de planeet en zijn ster in termen van kleur en polarisatie. Deze subtiele verschillen kunnen worden gebruikt om exoplaneten in beeld te brengen die normaal gesproken niet waarneembaar zijn.
Tijdens de eerste waarnemingen zijn de vele verschillende observatiemodes van SPHERE op allerlei testobjecten losgelaten. Daarbij is een van de beste opnamen tot nu toe gemaakt van de stofring rond de nabije ster HR 4796A. Deze laat niet alleen de ring ongekend duidelijk zien, maar toont ook aan hoe goed SPHERE in staat is om de gloed van de heldere ster in het midden van de foto te onderdrukken.
Na verdere uitgebreide tests en proefwaarnemingen zal SPHERE later in 2014 ter beschikking worden gesteld van de wetenschappelijke gemeenschap.
Meer afbeeldingen en video's op de Nederlandstalige ESO-website