Lov na planete izvan našeg Sunčevog sustava doveo je do otkrića tisuća kandidata u posljednjih nekoliko desetljeća. Većina su to bili divovi plina koji se kreću u veličini od Super-Jupitera do planeta veličine Neptuna. Međutim, za neke je također utvrđeno da su "nalik Zemlji", što znači da su stjenovite i u orbiti unutar svojih zona nastanjivanja zvijezda.
Nažalost, teško je odrediti kakvi bi uvjeti mogli biti na njihovim površinama budući da astronomi nisu u mogućnosti direktno proučavati ove planete. Srećom, međunarodni tim na čelu s fizikom UC Santa Barbara Benjaminom Mazinom razvio je novi instrument poznat kao DARKNESS. Ova superprevodna kamera, koja je najveća i najsofisticiranija na svijetu, astronomima će omogućiti otkrivanje planeta oko obližnjih zvijezda.
Studija tima koja detaljno opisuje njihov instrument, pod nazivom "TAMNA: Mikrovalna kinetička detektor induktiviteta, integralni poljski spektrograf za astronomiju visokog kontrasta", nedavno se pojavila u časopisu Publikacije Astronomskog društva Tihog oceana. Tim je vodio Benjamin Mazin, Worsterova stolica za eksperimentalnu fiziku na UCSB-u, a također uključuju članove NASA-inog laboratorija za mlazni pogon, Kalifornijskog tehnološkog instituta, Fermijeve nacionalne laboratorije za ubrzanje i više sveučilišta.
U osnovi, izuzetno je teško znanstvenicima izravno proučavati egzoplanete zbog smetnji koje uzrokuju njihove zvijezde. Kao što je Mazin objasnio u nedavnom priopćenju za javnost UCSB-a, "Fotografiranje egzoplanete izuzetno je izazovno jer je zvijezda mnogo sjajnija od planete, a planet je vrlo blizu zvijezdi." Kao takvi, astronomi često nisu u mogućnosti analizirati svjetlost koja se odbija od atmosfere planete kako bi odredili njegov sastav.
Ova bi istraživanja pomogla postaviti dodatna ograničenja o tome može li neki planet biti useljiv. Trenutno su znanstvenici prisiljeni utvrditi može li planet podržati život na temelju njegove veličine, mase i udaljenosti od svoje zvijezde. Osim toga, provedene su studije koje su utvrdile postoji li ili ne postoji voda na površini planete na temelju toga kako njezina atmosfera gubi vodik u svemiru.
Superprovodni spektrofotometar s energijom rezultirajući DARKN-speklom, tzv. DARKNESS, prvi polni spektrograf od 10.000 piksela, ovo želi ispraviti. Zajedno s velikim teleskopom i adaptivnom optikom koristi se mikrovalnim kinetičkim detektorima jačine, kako bi brzo izmjerio svjetlost koja dolazi od daleke zvijezde, a zatim šalje signal natrag u gumeno ogledalo koje se može oblikovati u novi oblik 2.000 puta u sekundi.
MKID-ovi omogućuju astronomima da odredi energiju i vrijeme dolaska pojedinih fotona, što je važno kada se radi o razlikovanju planeta od raspršene ili prepuštene svjetlosti. Ovaj postupak također uklanja buku čitanja i tamnu struju - primarne izvore grešaka u drugim instrumentima - i čisti atmosferske distorzije suzbijanjem zvjezdanog svjetla.
Mazin i njegovi kolege godinama istražuju tehnologiju MKID-a kroz Mazin laboratorij, koji je dio UCSB-ovog Odjela za fiziku. Kao što je Mazin objasnio:
„Ova će tehnologija spustiti kontrastni pod da bismo otkrili slabije planete. Nadamo se da ćemo se približiti ograničenju buke fotona, što će nam dati omjere kontrasta blizu 10-8, omogućujući nam da vidimo planete 100 milijuna puta bliže od zvijezda. Na tim razinama kontrasta možemo vidjeti neke planete u reflektiranom svjetlu, što otvara sasvim novu domenu planeta za istraživanje. Zaista uzbudljivo je da je ovo tehnološki putnik za nove generacije teleskopa. "
DARKNESS je sada operativan na 200-inčnom teleskopu Hale u opservatoriju Palomar u blizini San Diega u Kaliforniji, gdje je dio ekstremno prilagodljivog optičkog sustava PALM-3000 i dvostrukog zvjezdanog koronagrafa. Tijekom proteklih godinu i pol, tim je izveo četiri vožnje s DARKNESS kamerom kako bi testirao njezin omjer kontrasta i osigurao da ispravno radi.
U svibnju će se tim vratiti kako bi prikupio više podataka o obližnjim planetima i demonstrirao svoj napredak. Ako sve pođe dobro, DARKNESS će postati prva od mnogih kamera dizajniranih za snimanje planeta oko obližnjih zvijezda M-tipa (crveni patuljak), gdje su posljednjih godina otkriveni mnogi kameniti planeti. Najistaknutiji primjer je Proxima b, koji orbitira oko najbližeg zvjezdanog sustava našem (Proxima Centauri, udaljenom otprilike 4,25 svjetlosnih godina).
„Nadamo se da ćemo jednog dana moći izraditi instrument za tridesetmetarski teleskop planiran za Mauna Kea na otoku Havaji ili La Palmi“, rekao je Mazin. "Pomoću toga moći ćemo fotografirati planete u obitavajućim zonama obližnjih zvijezda niske mase i tražiti život u njihovim atmosferama. To je dugoročni cilj i to je važan korak prema tome. "
Pored proučavanja obližnjih kamenitih planeta, ova će tehnologija astronomima također omogućiti detaljnije proučavanje pulsara i određivanje crvenog pomaka milijardi galaksija, omogućavajući preciznije mjerenje koliko se svemir brzo širi. To će zauzvrat omogućiti detaljnije studije kako se naš Svemir razvijao tijekom vremena i uloge koju igra Tamna energija.
Ove i druge tehnologije, poput NASA-ine predložene svemirske letjelice Starshade i Stanfordovog mDot okultera, revolucionirat će studije egzoplaneta u narednim godinama. Uparen s teleskopima nove generacije - poput James Webb svemirski teleskop i the Tranzitni satelit ankete egzoplaneta (TESS), koji je nedavno predstavljen - astronomi će ne samo da će moći otkriti više na putu egzoplaneta, već će ih moći okarakterizirati kao nikada do sada.
