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Comptes Rendus Physique
Volume 8, n° 3-4
pages 365-373 (avril 2007)
Doi : 10.1016/j.crhy.2007.04.007
Adaptive optics for direct detection of extrasolar planets: the Gemini Planet Imager
Optique adaptative pour la détection directe dʼexoplanètes : lʼimageur dʼexoplanètes de Gemini
 

Bruce Macintosh a, b, , James Graham a, c, David Palmer a, b, Rene Doyon d, Don Gavel a, e, James Larkin a, f, Ben Oppenheimer a, g, Leslie Saddlemyer h, J. Kent Wallace a, i, Brian Bauman a, b, Darren Erikson h, Lisa Poyneer a, b, Anand Sivaramakrishnan a, g, Rémi Soummer a, g, Jean-Pierre Veran h
a NSF Center for Adaptive Optics, University of California, Santa Cruz, CA 95064, USA 
b Lawrence Livermore National Laboratory, 7000 East Ave., Livermore, CA 94551, USA 
c Department of Astronomy, University of California at Berkeley, Berkeley, CA 94720, USA 
d Université de Montreal, Department de Physique, Montreal, QC, H3C 3J7, Canada 
e UC Santa Cruz, 1156 High Street, Santa Cruz, CA 95064, USA 
f Department of Physics and Astronomy, UC Los Angeles, Los Angeles, CA 90095, USA 
g Department of Astrophysics, American Museum of Natural History, New York, NY 10024, USA 
h Herzberg Institute of Astrophysics, 5071 West Saanich Road, Victoria, BC V8X 4M6, Canada 
i Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91109, USA 

Corresponding author.
Abstract

The direct detection of photons emitted or reflected by extrasolar planets, spatially resolved from their parent star, is a major frontier in the study of other solar systems. Direct detection will provide statistical information on planets in 5-50 AU orbits, inaccessible to current Doppler searches, and allow spectral characterization of radius, temperature, surface gravity, and perhaps composition. Achieving this will require new, dedicated, high-contrast instruments. One such system under construction is the Gemini Planet Imager (GPI). This combines a high-order/high-speed adaptive optics system to control wavefront errors from the Earthʼs atmosphere, an advanced coronagraph to block diffraction, ultrasmooth optics, a precision infrared interferometer to measure and correct systematic errors, and a integral field spectrograph/polarimeter to image and characterize target planetary systems. We predict that GPI will be able to detect planets with brightness less than 10-7 of their parent star, sufficient to observe warm self-luminous planets around a large population of targets. To cite this article: B. Macintosh et al., C. R. Physique 8 (2007).

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Résumé

La détection directe des photons émis ou réfléchis par des exoplanètes résolues angulairement de leur étoile est un pas décisif pour lʼétude de nouveaux systèmes planétaires. La détection directe fournira des informations statistiques sur les planètes ayant une distance orbitale comprise entre 5 à 50 UA, ce qui est un intervalle de séparations qui demeure inexploré par les recherches actuelles basées sur lʼeffet Doppler, et permettra leur caractérisation : rayon, température, gravité de surface, et peut-être même la détermination de leur composition chimique. De nouveaux instruments sont nécessaires pour effectuer ces observations à fort contraste. Le planétographe Gemini Planet Imager (GPI) est lʼun de ces systèmes en construction. Il combine un système dʼoptique adaptative opérant à grande vitesse et comportant un important nombre dʼactuateurs afin de corriger précisément les effets de la turbulence atmosphérique, un coronographe pour réduire la diffraction, des optiques très précises, un interféromètre infrarouge pour mesurer et corriger les erreurs systématiques et un spectrographe/polarimètre à champ intégral pour imager et caractériser les systèmes planétaires. Nous prévoyons que GPI détectera des exoplanètes dont le contraste par rapport à leur étoile est supérieur à 107, ce qui sera suffisant pour observer des planètes chaudes et lumineuses autour dʼun grand nombre dʼétoiles. Pour citer cet article : B. Macintosh et al., C. R. Physique 8 (2007).

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© 2007  Published by Elsevier Masson SAS de la part de Académie des sciences.
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