Študija eksoplanetov je v zadnjih letih zelo napredovala, v veliki meri zahvaljujoč Kepler poslanstvo. Toda to poslanstvo ima svoje omejitve. Keplerju in drugim tehnologijam je težko slikati regije blizu svojih zvezd. Zdaj nov instrument, imenovan vrtinčni koronagraf, nameščen na havajskem observatoriju Keck, omogoča astronomom, da si ogledajo protoplanetarne diske, ki so v zelo neposredni bližini zvezd, ki krožijo.
Težava pri gledanju prašnih diskov in celo planetov blizu njihovih zvezd je, da so zvezde toliko svetlejše od predmetov, ki krožijo okoli njih. Zvezde so lahko milijarde krat svetlejše od planetov v njihovi bližini, zaradi česar jih je skoraj nemogoče videti v bleščanju. 'Moč vrtinca je v njegovi sposobnosti slikanja planetov, ki so zelo blizu njihovi zvezdi, česar še ne moremo narediti za planete, podobne Zemlji,' je povedal Gene Serabyn iz Nasinega laboratorija za reaktivni pogon (JPL). 'Vorteksni koronagraf je lahko ključen za snemanje prvih slik bledo modre pike, kot je naša.'
'Moč vrtinca je v njegovi sposobnosti slikanja planetov zelo blizu njihove zvezde, česar še ne moremo storiti za planete, podobne Zemlji.' – Gene Serabyn, JPL.
'Vorteksni koronagraf nam omogoča, da pokukamo v regije okoli zvezd, kjer naj bi nastajala velikanska planeta, kot sta Jupiter in Saturn,' je povedal Dmitri Mawet, raziskovalec v Nasinem laboratoriju za reaktivni pogon in Caltechu, oba v Pasadeni. »Prej smo si lahko predstavljali le plinske velikane, ki so rojeni veliko dlje. Z vrtincem bomo lahko videli planete, ki krožijo tako blizu svojih zvezd, kot je Jupiter našemu soncu ali približno dva do trikrat bližje, kot je bilo mogoče prej.
Namesto da prikrije svetlobo zvezd, tako kot druge metode opazovanja eksoplanetov, vrtinčni koronagraf preusmeri svetlobo stran od detektorjev tako, da združuje svetlobne valove in jih izniči. Ker ni okultne maske, lahko vrtinčni koronagraf zajame slike regij, ki so veliko bližje zvezdam, kot to zmorejo drugi koronografi. Dmitri Mawet, raziskovalec, ki je izumil nov koronagraf, ga primerja z očesom nevihte.
Maska vrtinčenja, prikazana na levi, je izdelana iz sintetičnega diamanta. Če ga gledamo s skenirnim elektronskim mikroskopom, desno, se razkrije 'vorteksna' mikrostruktura maske. Avtor slike: Univerza v Liègeu/Univerza Uppsala
'Instrument se imenuje vrtinčni koronagraf, ker je zvezdna svetloba osredotočena na optično singularnost, ki ustvari temno luknjo na mestu slike zvezde,' je dejal Mawet. »Orkani imajo posebnost v svojih središčih, kjer hitrost vetra pade na nič – oko nevihte. Naš vrtinčni koronagraf je v bistvu oko optične nevihte, kamor pošiljamo zvezdno svetlobo.'
Rezultati vorteks koronografa so predstavljeni v dveh prispevkih ( tukaj in tukaj ) objavljeno v Astronomskem časopisu januarja 2017. Eno od študij je vodil Gene Serabyn iz JPL, ki je tudi vodja projekta Keck vortex. Ta študija je predstavila prvo neposredno sliko HIP79124 B, rjavega pritlikavca, ki je 23 AJ oddaljen od svoje zvezde, v območju nastajanja zvezd, imenovanem Scorpius-Centaurus.
Vrtinec koronagraf je ujel to sliko rjavega pritlikavka PIA21417. Slika: NASA/JPL-Caltech
»Zmožnost gledanja zelo blizu zvezd nam omogoča tudi iskanje planetov okoli bolj oddaljenih zvezd, kjer bi se planeti in zvezde prikazali bližje skupaj. Zmožnost raziskovanja oddaljenih zvezd za planete je pomembna za lovljenje planetov, ki še nastajajo,« je dejal Serabyn.
'Zmožnost raziskovanja oddaljenih zvezd za planete je pomembna za lovljenje planetov, ki še nastajajo.' – Gene Serabyn, JPL.
Druga od dveh vrtinčnih študij je predstavila slike protoplanetarnega diska okoli mlade zvezde HD141569A. Ta zvezda ima pravzaprav tri diske okoli sebe in koronograf je uspel zajeti sliko najbolj notranjega obroča. Združevanje vrtinčnih podatkov s podatki iz Spitzer , MODER , in Herschel misije so pokazale, da je material, ki tvori planet v disku, sestavljen iz zrnc olivina v velikosti kamenčkov. Olivin je eden najpogostejših silikatov v Zemljinem plašču.
'Tri obroči okoli te mlade zvezde so ugnezdeni kot ruske lutke in so podvrženi dramatičnim spremembam, ki spominjajo na nastanek planeta,' je dejal Mawet. 'Pokazali smo, da so se silikatna zrna aglomerirala v kamenčke, ki so gradniki zarodkov planetov.'
Te slike in študije so le začetek vrtinčnega koronagrafa. Uporabljen bo za ogled številnih mladih planetarnih sistemov. Zlasti bo pogledal planete blizu tako imenovanih 'mrzlinskih črt' v drugih sončnih sistemih. To je območje okoli zvezdnih sistemov, kjer je dovolj hladno, da se molekule, kot so voda, metan in ogljikov dioksid, kondenzirajo v trdna, ledena zrna. Trenutno razmišljanje pravi, da je črta zmrzali ločnica med mestom, kjer nastajajo skalnati planeti in plinasti planeti. Astronomi upajo, da bo koronograf lahko odgovoril na vprašanja o vročih Jupitrov in vročih Neptunov.
Vroči Jupitri in Neptuni so velika plinasta planeta, ki se nahajata zelo blizu svojih zvezd. Astronomi želijo vedeti, ali so ti planeti nastali blizu črte zmrzali, nato pa so migrirali navznoter proti svojim zvezdam, ker je nemogoče, da bi nastali tako blizu svojih zvezd. Vprašanje je, katere sile so jih povzročile, da so migrirali navznoter? 'Z malo sreče bi lahko ujeli planete v procesu selitve skozi disk, ki tvori planet, s pogledom na te zelo mlade objekte,' je dejal Mawet.
