Eksoplaneettojen tutkimus on edennyt huomattavasti viime vuosina, kiitos suurelta osin Kepler-operaatiolle. Mutta sillä tehtävällä on rajoituksensa. Keplerille ja muille tekniikoille on vaikea kuvata tähtiä lähellä olevia alueita. Nyt uusi laite, nimeltään vortex coronagraph, asennettuna Havaijin Keckin observatorioon, antaa tähtitieteilijöiden katsoa protoplanetaarisia levyjä, jotka ovat hyvin lähellä tähtiä, jota ne kiertävät.
Pölylevyjen ja jopa planeettojen lähellä niiden tähtiä oleva ongelma on, että tähdet ovat niin paljon kirkkaampia kuin niitä kiertävät esineet. Tähdet voivat olla miljardeja kertoja kirkkaampia kuin niiden lähellä olevat planeetat, jolloin niiden näkeminen heijastuksessa on lähes mahdotonta. "Vorteksin voima on kyvyssä kuvata planeettoja lähellä tähtiä, jota emme voi vielä tehdä maapallon kaltaisille planeetoille", kertoi Gene Serabyn NASA: n suihkumoottorien laboratoriosta (JPL). "Vortex-koronagrafi voi olla avain ensimmäisten kuvien ottamisessa omasta kaltaisesta vaaleansinisestä pisteestä."
"Vorteksin voima piilee sen kyvyssä kuvata planeettoja, jotka ovat lähellä tähtiä, jota emme voi vielä tehdä maapallon kaltaisille planeetoille." - Gene Serabyn, JPL.
"Vortex-koronagrafin avulla voimme seurata tähtiä ympäröiviin alueisiin, joissa Jupiterin ja Saturnuksen kaltaiset jättiläiset planeetat väitetään muodostuvan", kertoi NASA: n Jet Propulsion Laboratoryn ja Caltechin tutkija Dmitri Mawet, molemmat Pasadenassa. ”Aikaisemmin pystyimme kuvaamaan vain kauempana syntyneitä kaasujätteitä. Pyörän avulla voimme nähdä planeettoja, jotka kiertävät niin lähellä tähtiä kuin Jupiter on aurinkoomme, tai noin kaksi tai kolme kertaa lähempänä kuin mitä ennen oli mahdollista. "
Sen sijaan, että se peittäisi tähtivaloa, kuten muut eksoplaneettojen katselutavat, pyörrekoronografi ohjaa valon detektorista pois yhdistämällä valoaaltoja ja poistamalla ne. Koska piilevää naamaria ei ole, vorteksikoronagrafiikka voi kaapata kuvia alueista, jotka ovat paljon lähempänä tähtiä kuin muut koronografit voivat. Uutta koronagrafia keksinyt tutkija Dmitri Mawet vertaa sitä myrskyn silmään.
"Laitetta kutsutaan pyörrekoronagrafiksi, koska tähtivalo keskittyy optiseen singulaarisuuteen, joka luo tumman aukon tähden kuvan sijaintiin", Mawet sanoi. ”Hurrikaanien keskipisteessä on ainutlaatuisuus, jossa tuulen nopeus laskee nollaan - myrskyn silmä. Vortex-koronagrafiamme on pohjimmiltaan optisen myrskyn silmä, johon lähetämme tähtivalon. ”
Vortex-koronografin tulokset esitetään kahdessa lehdessä (täällä ja täällä), joka julkaistiin tammikuussa 2017 tähtitieteellisessä lehdessä. Yhtä tutkimuksista johti JPL: n Gene Serabyn, joka on myös Keck-pyörreprojektin vetäjä. Tutkimus esitteli ensimmäisen suoran kuvan HIP79124 B: stä, ruskeasta kääpiöstä, joka on 23 AU sen tähdestä, tähtiä muodostavalla alueella, nimeltään Scorpius-Centaurus.
”Mahdollisuus nähdä hyvin lähellä tähtiä antaa meille mahdollisuuden etsiä myös planeettoja kauempana olevien tähtijen ympärillä, missä planeetat ja tähdet näyttäisivät lähempänä toisiaan. Mahdollisuus tutkia etäisiä tähtiä planeetoille on tärkeä kiinni vielä muodostuneille planeetoille ”, Serabyn sanoi.
"Mahdollisuus tutkia etäisiä tähtiä planeetoille on tärkeää vielä muodostuvien planeettojen kiinni pitämiselle." - Gene Serabyn, JPL.
Toisesta kahdesta vorteksitutkimuksesta esitettiin kuvat protoplanetaarisesta levystä nuoren tähden HD141569A ympärillä. Tähdellä on oikeastaan kolme levyä ympäriinsä, ja koronagrafi pystyi ottamaan kuvan sisimmästä renkaasta. Vortex -tietojen yhdistäminen Spitzer-, WISE- ja Herschel-tehtävien tiedoilla osoitti, että levyn planeetanmuodostusmateriaali koostuu kivikokoisista oliviinijyvistä. Oliviini on yksi Maan vaipan runsaimmista silikaateista.
"Tämän nuoren tähden ympärillä olevat kolme rengasta on pesätty kuten venäläisiä nukkeja. Niissä tapahtuu dramaattisia muutoksia, jotka muistuttavat planeetan muodostumista", sanoi Mawet. "Olemme osoittaneet, että silikaattijyvät ovat agglomeroituneet kiviksi, jotka ovat planeetan alkioiden rakennuspalikoita."
Nämä kuvat ja tutkimukset ovat vasta alkua pyörrekoronagrafille. Sitä käytetään katsomaan monia muita nuoria planeettajärjestelmiä. Erityisesti siinä tarkastellaan planeettoja, jotka ovat lähellä ns. "Pakkaslinjoja" muissa aurinkojärjestelmissä. Tämä on tähtijärjestelmien ympärillä oleva alue, jossa se on riittävän kylmä, jotta molekyylit, kuten vesi, metaani ja hiilidioksidi, tiivistyvät kiinteiksi, jäisiksi jyvinä. Nykyisen ajattelun mukaan pakkaslinja on erottava raja kivikkoisten ja kaasuplaneettojen välillä. Tähtitieteilijät toivovat, että koronagrafi pystyy vastaamaan kysymyksiin kuumista Jupitereista ja kuumista Neptunesista.
Kuumat Jupiterit ja Neptunukset ovat suuria kaasumaisia planeettoja, jotka sijaitsevat lähellä tähtiä. Tähtitieteilijät haluavat tietää, siirtyivätkö nämä planeetat lähellä kylmäviivaa sisäänpäin kohti tähtiään, koska heidän on mahdotonta muodostaa niin lähellä tähtiään. Kysymys kuuluu, mitkä voimat saivat heidät muuttamaan sisäänpäin? "Hieman onnellisena voimme saada kiinni planeettoja muuttumassa planeettaa muodostavan levyn läpi katsomalla näitä hyvin nuoria esineitä", Mawet sanoi.
