Se on vain kirkkaankeltainen pilkku sinisessä pilkillisessä kentässä, mutta tässä kaukaisessa planeetassa 51 Eridani b olevassa kuvassa on tähtitieteilijöitä abuzz, koska se on juuri se: kuva. Gemini Planet Imager julkaisi tällä viikolla tämän kuvan, jonka avulla voimme katsella suoraan nuoreen Jupiterin kaltaiseen maailmaan, joka on noin 100 valovuoden päässä.
Asiaan liittyvä sisältö
- Kivisen kehon murskaaminen kuollut tähti tarjoaa esikatselun Maan kohtalosta
- On mahdollista nähdä eksoplaneettoja ilman Schmancy-laitteita
- Gliese 581g, ensimmäinen eksoplaneetta, joka löydettiin mahdolliseksi isännöidä elämää, ei oikeastaan ole olemassa
Huolimatta lukemattomista ilmoituksista uusista ja eksoottisista eksoplaneetoista, mukaan lukien monet, joiden oletetaan näyttävän olevan paljon kuin Maapallo, suurin osa aurinkokunnan ulkopuolella olevista maailmoista on havaittu vain epäsuorasti. Kaikki ideat heidän ilmakehästään, pinnoistaan ja kyvystään tukea elämää ovat nyt koulutettuja keinottelua.
Bruce Macintosh Stanfordin yliopistossa ja hänen kollegansa toivovat muuttavan kaiken tämän. He ajavat planeettakuvien ottamisen rajoja Gemini Planet Imager -sovelluksella (GPI), joka on asennettu vuonna 2013 Chilen Gemini South -kaukoputkeen. Itse asiassa koko planeetan valon näkeminen antaa tutkijoille kiusata kemiallisia vihjeitä sen koostumukseen ja lämpötilaan, mikä auttaa maalaamaan selkeämmän kuvan vieraasta maailmasta.
"Suora kuvantaminen on todella tulevaisuuden tekniikka", sanoo tutkimuksen avustaja Sasha Hinkley, Exeterin yliopiston tähtitieteilijä. "Saadaksesi ymmärryksen mistä nämä ilmakehät ovat, tarvitset spektroskopian, ja suora kuvantaminen sopii siihen."
Exoplaneetit ovat nykyään yleensä toisella kahdesta tapaa. Kun planeetta liikkuu isäntätähtensä pinnan yli nähtynä Maasta, se muuttaa tulevaa tähtivaloa hieman - tätä kutsutaan kauttakulkuksi. Vaihtoehtoisesti radiaalinen nopeusmenetelmä etsii tähtiä, joka heiluu hieman vasteena kiertävän planeetan vetämiselle. Tällainen epäsuora näyttö todistaa suurimman osan lähes 2000 vahvistetusta eksoplaneetasta.
Vain noin tusina eksoplaneettaa on nähty kuvissa, ja nämä kaikki ovat erittäin suuria kaasumaisia maailmoja, jotka ovat kaukana tähtiistään. Esimerkiksi vuonna 2014 löydetyn GU Piscium-planeetan seuralainen on 9–13-kertainen Jupiterin massaan ja 2 000 kertaa niin kaukana tähtiä kuin maa on auringosta, ja kiertoradan suorittaminen vie noin 163 000 vuotta. Samaan aikaan kiistanalainen maailma Fomalhaut b on erittäin elliptisessä kiertoradalla, joka vie sen 4, 5 miljardista mailista tähdestään mahtavaan 27 miljardin mailin päähän.
Tähti GU Piscium ja sen planeetta, GU Psc b, yhdistelmäkuvana käytettynä käyttämällä Gemini South -kaukoputken ja Kanadan, Ranskan ja Havaijin teleskoopin infrapuna- ja näkyviä tietoja. (Gemini-observatorio) GPI on suunniteltu näkemään planeettoja, jotka ovat pienempiä ja lähempänä tähtiään. Siinä käytetään mukautuvaa optiikkaa, jossa pienet moottorit muuttavat kaukoputken peilin pintaa jopa tuhat kertaa sekunnissa. Muodonmuutokset kompensoivat hämärtymistä, joka tapahtuu, kun etäisten esineiden valo kulkee Maan ilmakehän läpi auttaen sitä havaitsemaan pienempiä kohteita. Laitteessa on myös koronagrafi, laite, joka estää tähden valon, jotta lähellä olevien planeettojen on helpompi nähdä.
Tässä tapauksessa GPI katsoi tähtiä 51 Eridania ja pystyi näkemään planeetan, joka kiertää noin 13 tähtitieteellisessä yksikössä, joka on yli kaksinkertainen etäisyys Jupiterin ja aurinkoomme välillä. Maapallon pintalämpötila on noin 800 astetta Fahrenheit. Se on niin kuuma, koska tähtijärjestelmä on vain 20 miljoonaa vuotta vanha, ja planeetta hehkuu edelleen muodostumisen lämmöllä. Joukkue pystyi myös näkemään, että sen ilmapiiri on enimmäkseen metaania, kuten Jupiterinkin.
Eridani b: n kaltaisten maailmojen kuvien tutkiminen voisi auttaa ratkaisemaan planeetan muodostumisen salaisuuksia, toteaa Macintosh. "20 miljoonan vuoden ikäisenä se" vielä muistaa "prosessin", hän sanoo. Yksi suuri kysymys on onko Jupiterin kokoiset planeetat itäytyvät nopeasti - tuhansien vuosien mittakaavassa - vai onko kyse miljoonien vai kymmenien miljoonien vuosien hitaammasta ja tasaisemmasta prosessista. Koska Jupiter on niin suuri ja käyttää niin paljon massaa, selvittäminen kuinka se tuli ja kuinka tyypillinen se voi olla, voi vaikuttaa malleihin siitä, kuinka muun tyyppiset planeetat muodostuvat.
Vaikka suora kuvantaminen voi antaa käsityksen koosta, se ei ole yhtä hyvä arvioimaan planeetan massaa, eikä se pysty vielä ratkaisemaan mitään paljon pienempää kuin oma Jupiteri, ellei tähti ole suhteellisen himmeä ja planeetta on epätavallisen kirkas. "Se ei tuota sinulle kivisiä planeettoja", Macintosh sanoo. "Se on seuraavalle [teleskooppien] sukupolvelle."
Sillä välin GPI ja siihen liittyvä instrumentti, Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet Research (SPHERE), Chilen erittäin suurella kaukoputkella, parantavat tekniikkaa ja etsivät lisää uusia maailmoja, jotka ovat valmiita lähikuviinsa.
Vaikka GPI näkee vain infrapunasäteilyn, SPHERE tarkastelee myös lähellä olevia tähtiä selvittääkseen, pystyykö se erottamaan planeetat näkyvässä valossa, VLT: n operaation henkilökunnan tähtitieteilijä Julien Girard sanoo. Se ei näe toista maata - se on todennäköisesti avaruusteleskoopin työtä -, mutta se osoittaa, että tällaisten planeettojen ratkaiseminen on mahdollista, etenkin kun tulevaisuuden tekniikat saavuttavat paremman kontrastin teleskooppien ilmaisimiin päästävässä valossa, Girard sanoo .
Hinkley kuitenkin uskoo, että on olemassa hyvä mahdollisuus, että seuraavan sukupolven kaukoputki kentällä saattaa olla ensimmäinen napsauttamalla kuvaa kallioisesta planeetasta. "Hyvin suuret kaukoputket, jotka tulevat verkkoon kymmenessä vuodessa, 30 ja 40 metrin luokka, saattavat tehdä sen", hän sanoo.
Tähän vaiheeseen pääseminen voi olla riippuvainen adaptiivisen optiikan parannuksista, mutta se voi myös tarkoittaa keskittymistä koronagrafiin ja kykyä estää tähden valoa, sanoo tohtori Ben Montet. ehdokas Harvardin astrofysiikan keskukseen. "Haasteena ei ole kuvata heikkoa asiaa, vaan estää sen vieressä oleva kirkas asia", hän sanoo.
Koska nämä odotetut parannukset tulevat verkkoon, lähellä oleva tähtijärjestelmä, kuten Tau Ceti, joka on samanlainen kuin aurinko ja vain 11 valovuoden päässä, olisi hyvä ehdokas kurkistamiseen. "Se on yksi ensimmäisistä asioista, jonka käännyin teleskooppiin kohti", Hinkley sanoo.
