Είναι απλώς ένα λαμπερό κίτρινο blip σε ένα μπλε μπλε πεδίο, αλλά αυτή η εικόνα του πλατύτερου πλανήτη 51 Eridani b έχει αστρονόμους abuzz γιατί είναι ακριβώς αυτό: μια εικόνα. Κυκλοφόρησε αυτή την εβδομάδα από το Gemini Planet Imager, αυτή η προβολή μας επιτρέπει να κοιτάμε άμεσα σε έναν νέο κόσμο που μοιάζει με τον Δία που απέχει περίπου 100 έτη φωτός μακριά.
σχετικό περιεχόμενο
- Το νεκρό άκρο που τεμαχίζει ένα βραχώδες σώμα προσφέρει μια προεπισκόπηση της μοίρας της γης
- Είναι δυνατόν να βλέπετε τους εξωπλανήτες χωρίς εξοπλισμό Schmancy
- Ο Gliese 581g, ο πρώτος εξωπλανήτης που βρέθηκε ότι μπορούσε να φιλοξενήσει ζωή, δεν υπάρχει στην πραγματικότητα
Παρά τις αμέτρητες ανακοινώσεις νέων και εξωτικών εξωπλανήτων, συμπεριλαμβανομένων πολλών που υποτίθεται ότι μοιάζουν πολύ με τη Γη, η μεγάλη πλειοψηφία των κόσμων που βρέθηκαν πέρα από το ηλιακό μας σύστημα έχουν εντοπιστεί μόνο με έμμεσο τρόπο. Οποιεσδήποτε ιδέες σχετικά με την ατμόσφαιρά τους, τις επιφάνειες και την ικανότητά τους να στηρίζουν τη ζωή είναι, προς το παρόν, μορφωμένη κερδοσκοπία.
Ο Bruce Macintosh στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ και οι συνεργάτες του ελπίζουν να αλλάξουν όλα αυτά. Προωθούν τα όρια της πλανητικής λήψης εικόνων με το Gemini Planet Imager (GPI), ένα όργανο που εγκαταστάθηκε το 2013 στο τηλεσκόπιο Gemini South στη Χιλή. Στην πραγματικότητα βλέποντας το φως από έναν ολόκληρο πλανήτη επιτρέπει στους επιστήμονες να διώχνουν τις χημικές ενδείξεις για τη σύνθεση και τη θερμοκρασία του, βοηθώντας να ζωγραφίσει μια σαφέστερη εικόνα του ξένου κόσμου.
"Η άμεση απεικόνιση είναι πραγματικά η τεχνική του μέλλοντος", λέει ο συνάδελφος της μελέτης Sasha Hinkley, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Exeter. "Για να κατανοήσετε τι είναι αυτές οι ατμόσφαιρες, χρειάζεστε φασματοσκοπία και η άμεση απεικόνιση είναι κατάλληλη για αυτό".
Οι εξωπλανήτες σήμερα βρίσκονται συνήθως με έναν από τους δύο τρόπους. Όταν ο πλανήτης κινείται απέναντι από το πρόσωπο του αστέρι του, όπως φαίνεται από τη Γη, αλλάζει ελαφρώς το εισερχόμενο αστέρι-αυτό ονομάζεται διαμετακόμιση. Εναλλακτικά, η μέθοδος της ακτινικής ταχύτητας αναζητά ένα αστέρι που αναβοσβήνει ελαφρά ως απόκριση στην έλξη ενός πλανήτη σε τροχιά. Τέτοιες έμμεσες αποδείξεις αντιπροσωπεύουν τα περισσότερα από τα σχεδόν 2.000 επιβεβαιωμένα εξωπλανήτα που βρέθηκαν μέχρι τώρα.
Μόνο περίπου δώδεκα εξωπλανήτες έχουν δει σε εικόνες, και όλα αυτά είναι πολύ μεγάλοι αέριοι κόσμοι μακριά από τα αστέρια τους. Για παράδειγμα, ο πλανητικός σύντροφος του GU Piscium, που ανακαλύφθηκε το 2014, είναι 9 έως 13 φορές η μάζα του Δία και 2.000 φορές πιο μακριά από το αστέρι του καθώς η Γη είναι από τον ήλιο, παίρνοντας περίπου 163.000 χρόνια για να ολοκληρώσει μια τροχιά. Εν τω μεταξύ, ο αμφιλεγόμενος κόσμος Fomalhaut b βρίσκεται σε μια εξαιρετικά ελλειπτική τροχιά που το παίρνει από 4, 5 δισεκατομμύρια μίλια από το αστέρι του σε ένα εκπληκτικό 27 δισεκατομμύρια μίλια έξω.
Το αστέρι GU Piscium και ο πλανήτης του, το GU Psc b, όπως φαίνεται σε μια συνδυασμένη εικόνα που χρησιμοποιεί υπέρυθρα και ορατά δεδομένα από το τηλεσκόπιο Gemini South και το τηλεσκόπιο Καναδά-Γαλλίας-Χαβάης. (Το Παρατηρητήριο Gemini) Το GPI σχεδιάστηκε για να βλέπει τους πλανήτες που είναι μικρότεροι και πιο κοντά στα αστέρια τους. Χρησιμοποιεί προσαρμοστική οπτική, στην οποία οι μικροσκοπικοί κινητήρες μεταβάλλουν την επιφάνεια του καθρέφτη των τηλεσκοπίων σε χίλιες φορές το δευτερόλεπτο. Οι αλλαγές σχήματος αντισταθμίζουν το θόλωμα που συμβαίνει καθώς το φως από μακρινά αντικείμενα περνά μέσα από την ατμόσφαιρα της Γης, βοηθώντας το να εντοπίσει μικρότερους στόχους. Το όργανο έχει επίσης ένα κορωνογράφημα, μια συσκευή που αποκλείει το φως ενός αστεριού για να διευκολύνει την προβολή οποιωνδήποτε κοντινών πλανητών.
Σε αυτή την περίπτωση, ο GPI εξέτασε το αστέρι 51 Eridani και μπόρεσε να δει έναν πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από 13 Αστρονομικές Μονάδες, περισσότερες από δύο φορές την απόσταση μεταξύ του Δία και του ήλιου μας. Η θερμοκρασία επιφάνειας του πλανήτη είναι περίπου 800 βαθμούς Φαρενάιτ. Είναι τόσο ζεστό, επειδή το σύστημα αστέρων είναι μόλις 20 εκατομμύρια χρόνια και ο πλανήτης εξακολουθεί να λαμπερό με τη θερμότητα του σχηματισμού. Η ομάδα ήταν επίσης σε θέση να δει ότι η ατμόσφαιρα της είναι ως επί το πλείστον μεθανίου, ακριβώς όπως εκείνη του Δία.
Η μελέτη εικόνων από κόσμους όπως το 51 Eridani b θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση μυστηρίων του σχηματισμού του πλανήτη, σημειώνει ο Macintosh. «Σε ηλικία 20 εκατομμυρίων ετών, εξακολουθεί να« θυμάται »τη διαδικασία», λέει. Ένα μεγάλο ερώτημα είναι εάν οι πλανήτες μεγέθους Δία αγγίζουν γρήγορα - σε κλίμακα χιλιάδων ετών - ή αν είναι μια πιο αργή και σταθερή διαδικασία εκατομμυρίων ή δεκάδων εκατομμυρίων ετών. Επειδή ο Δίας είναι τόσο μεγάλος και καταναλώνει τόσο πολλή μάζα, υπολογίζοντας πώς έγινε αυτό και πόσο τυπικό είναι αυτό θα μπορούσε να επηρεάσει τα μοντέλα του πώς σχηματίζονται άλλοι τύποι πλανητών.
Ενώ η απευθείας απεικόνιση μπορεί να δώσει μια αίσθηση μεγέθους, δεν είναι τόσο καλή στην κρίση της μάζας ενός πλανήτη και δεν μπορεί ακόμα να επιλύσει τίποτα πολύ μικρότερο από τον δικό μας Δία, εκτός αν το αστέρι είναι σχετικά αμυδρό και ο πλανήτης είναι ασυνήθιστα φωτεινό. "Δεν πρόκειται να σας πάρει βραχώδεις πλανήτες", λέει ο Macintosh. "Αυτό είναι για την επόμενη γενιά [των τηλεσκοπίων]."
Εν τω μεταξύ, το GPI και ένα σχετικό όργανο, το Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet Research (SPHERE) στο Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο στη Χιλή, εξευγενίζουν την τεχνική και αναζητούν περισσότερους νέους κόσμους που είναι έτοιμοι για κοντινές λήψεις τους.
Ενώ το GPI βλέπει μόνο σε υπέρυθρες ακτίνες, το SPHERE θα εξετάσει επίσης τα κοντινά αστέρια για να δει αν μπορεί να επιλύσει τους πλανήτες σε ορατό φως, λέει ο Julien Girard, αστρονόμος του επιχειρησιακού προσωπικού στο VLT. Δεν θα είναι σε θέση να δει μια άλλη Γη - αυτή είναι πιθανότατα μια δουλειά για ένα διαστημικό τηλεσκόπιο - αλλά θα αποδείξει ότι η επίλυση τέτοιων πλανητών είναι δυνατή, ειδικά καθώς οι μελλοντικές τεχνολογίες επιτυγχάνουν καλύτερη αντίθεση στο φως που φτάνει τους ανιχνευτές των τηλεσκοπίων, λέει ο Girard .
Ο Hinkley, όμως, πιστεύει ότι υπάρχει μια καλή πιθανότητα ότι ένα τηλεσκόπιο επόμενης γενιάς στο έδαφος ίσως είναι το πρώτο που θα τραβήξει μια εικόνα ενός βραχώδους πλανήτη. "Τα πολύ μεγάλα τηλεσκόπια που έρχονται σε απευθείας σύνδεση σε δέκα χρόνια περίπου, η τάξη των 30 και 40 μέτρων, μπορεί να το κάνει", λέει.
Η μετάβαση σε αυτό το στάδιο μπορεί να εξαρτάται από βελτιώσεις στην προσαρμοστική οπτική, αλλά μπορεί επίσης να σημαίνει εστίαση στην κορώνα και βελτίωση της ικανότητας να εμποδίζει το φως του άστρου, λέει ο Ben Montet, Ph.D. υποψήφιος στο Κέντρο Αστροφυσικής στο Χάρβαρντ. "Η πρόκληση δεν είναι η απεικόνιση του λιποτάπητου, αλλά η παρεμπόδιση του φωτεινού πράγματος ακριβώς δίπλα του", λέει.
Καθώς αυτές οι αναμενόμενες βελτιώσεις έρχονται σε απευθείας σύνδεση, ένα κοντινό σύστημα αστέρων όπως το Tau Ceti, το οποίο είναι παρόμοιο με τον ήλιο μας και μόλις 11 έτη φωτός μακριά, θα ήταν καλό υποψήφιο για να ρίξει μια ματιά. "Είναι ένα από τα πρώτα πράγματα που θα γυρίζω το τηλεσκόπιο μου", λέει ο Hinkley.
