Yksityiskohtaisten tietojen kerääminen eksoplaneetoista on erittäin vaikeaa. Mutta nyt Keckin observatorion huipputeknologiaa käyttävä ryhmä on ottanut suuren harppauksen eksoplaneetan havainnoinnissa ja havainnut vettä 179 valovuoden päässä olevan planeetan ilmakehästä.
Tämän ytimessä olevassa aurinkokunnassa on tähti nimeltä HR 8799, ja sen planeetat: HR 8799 b, c, d ja e. Järjestelmä on 179 valovuoden päässä Pegasuksen tähdistössä. Tähti itsessään on 30 miljoonaa vuotta vanha pääsekvenssitähti. Se on huomattava monista syistä, mukaan lukien omat omituiset tähtien ominaisuudet. Mutta se on ollut huomionarvoinen toisesta tärkeästä syystä. Vuonna 2008 tutkijat ilmoittivat havainneensa suoraan kolme eksoplaneettaa tähden ympärillä - HR 8799b, c ja d - käyttämällä Keckin ja Kaksosten kaukoputkia. Sitten vuonna 2010 he ilmoittivat löytävänsä neljännen planeetan, HR 8799 e.
Tämä uusin ilmoitus perustuu aiempaan työhön vuodesta 2008, ja tutkimuksen taustalla olevat tähtitieteilijät kutsuvat viimeisintä ilmoitusta ”askelväliksi” matkalla parempiin ja parempiin kuviin eksoplaneetoista.
Uusien havaintojen arvo on HR 8799 c, jotka havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 2008. Se on nuori jättiläinen kaasuplaneetta, joka on noin seitsemänkertainen Jupiterin massaan, joka kiertää tähtiään 200 vuoden välein. Nämä uudet suoraan havainnollistetut havainnot vahvistavat veden läsnäolon ilmakehässä ja vahvistavat metaanin puutteen.
"Tämän tyyppinen tekniikka on juuri sitä, mitä haluamme käyttää tulevaisuudessa etsimään elämän merkkejä maapallon kaltaiselta planeetalta." - Dimitri Mawet, tutkimuksen kirjoittaja, Caltech ja JPL.
Nämä uudet havainnot syntyvät voimakkaasta kahden teleskooppitekniikan yhdistelmästä Keckissä. Ensimmäinen on mukautuva optiikka. Adaptiivinen optiikka estää maapallon ilmakehän hämärtyviä vaikutuksia. Toinen on Keck 2-kaukoputken spektrometri, jota kutsutaan Near-Infrared Cryogenic Echelle Spectrograph (NIRSPEC), korkearesoluutioinen spektrometri, joka toimii infrapunavalossa.
”Tämäntyyppinen tekniikka on juuri sitä, mitä haluamme käyttää tulevaisuudessa etsimään elämän merkkejä maapallon kaltaiselta planeetalta. Meitä ei ole vielä paikalla, mutta olemme etenemässä eteenpäin ”, sanoo Caltechin tähtitieteen apulaisprofessori ja JPL: n tutkija, jonka Caltech hallinnoi NASA: lle, ja näitä tuloksia esittelevän tutkimuksen kirjoittaja Dimitri Mawet.
Uudet havainnot julkaistiin Astronomical Journal -lehdessä. Pääkirjailija on Ji Wang, entinen tutkijatohtori Caltechissa ja nyt apulaisprofessori Ohion osavaltion yliopistossa.
Toistaiseksi tähtitieteilijät ovat kuvanneet suoraan yli tusinaa eksoplaneettaa. HR 8799 -järjestelmä on ensimmäinen usean planeetan järjestelmä, joka on kuvattu suoraan. Mutta kuvat ovat vasta ensimmäinen askel tässä tutkimuksessa.
Kun kuvat on tehty, niitä voidaan analysoida ilmakehän kemiallisen koostumuksen suhteen. Täältä tulee spektroskopia. Tässä tapauksessa NIRSPECin hienostuneet kyvyt olivat avainasemassa.
NIRSPEC on Keck 2-kaukoputken instrumentti, joka toimii infrapuna-L-kaistalla. L-kaista on tietyn tyyppinen infrapunavalo, jonka aallonpituus on noin 3,5 mikrometriä, ja spektrin alue, jolla on monia yksityiskohtaisia kemiallisia sormenjälkiä. "L-kaista on ohitettu ennen kaikkea, koska taivas on kirkkaampi tällä aallonpituudella", Mawet sanoo. ”Jos olisit ulkomaalainen, jonka silmät olisivat L-kaistalle, näkisit erittäin kirkkaan taivaan. On vaikea nähdä eksoplaneetteja tämän verhon läpi. "
Yhdistämällä L-kaistaisen spektrografian adaptiiviseen optiikkaan, he selvittivät vaikeuksia havaita planeettaa, jonka valo on melkein hukannut sen tähden. He pystyivät tekemään tarkkoja mittauksia vielä planeetalta, mikä vahvisti veden läsnäolon ja metaanin puutteen.
"Tällä hetkellä Keckin kanssa voimme jo oppia näiden jättiläisten eksoottisten planeettojen fysiikasta ja dynamiikasta, jotka eivät ole mitään kuin omat aurinkokunnan planeettamme", Wang sanoo.
"Olemme nyt varmempia metaanin puutteesta tällä planeetalla", Wang sanoo. ”Tämä voi johtua sekoituksesta planeetan ilmakehässä. Metaani, jonka odotamme olevan siellä pinnalla, voitaisiin laimentaa, jos konvektioprosessi tuo esiin planeetan syvemmät kerrokset, joissa ei ole metaania. "
Mawetin joukkue valmistautuu jo seuraavaan ja uusimpaan instrumenttiin Keckin observatoriossa. Sitä kutsutaan KPIC (Keck Planet Imager and Characterizer). KPIC käyttää mukautuvaa optiikkaa ja spektroskopiaa, mutta vielä parempaan vaikutukseen. KPIC: n avulla tähtitieteilijät voivat kuvata planeettoja, jotka ovat vielä himmeämpiä ja lähempänä tähtiään kuin HR 8799c on.
Ja tulevaisuus on entistä valoisampi exoplanet-kuvantamiselle. Adaptiivisen optiikan ja spektroskopian takana oleva tekniikka, joka auttoi kuvaamaan tätä planeettaa, otetaan käyttöön tulevaisuuden teleskoopeissamme.
"KPIC on ponnahduslauta tulevaisuuden kolmenkymmenen metrin kaukoputken instrumenttiin", Mawet sanoo. "Toistaiseksi opimme paljon lukemattomista tavoista, joilla maailmankaikkeuksemme planeetat muodostuvat."
- Lehdistötiedote: Exoplanet-askelkivi
- Tutkimuspaperi: Veden havaitseminen HR 8799 c: n ilmakehässä L-kaistaisen korkean dispersion spektroskopialla, jota avustaa adaptiivinen optiikka
- Wikipedian merkintä: HR 8799
- Tutkimusaineisto: Star HR 8799: n kiertävien useiden planeettojen suora kuvaus
- Keck Observatory: Teleskoopin instrumentointi
