Posljednjih godina proučavanje egzoplaneta uvelike je napredovalo zahvaljujući misiji Kepler. Ali ta misija ima svoja ograničenja. Teško je Kepleru i drugim tehnologijama prikazati regije bliske njihovim zvijezdama. Sada novi instrument nazvan vrtložni koronagraf instaliran na Havajskom opservatoriju Keck omogućava astronomima da gledaju protoplanetarne diskove koji su u neposrednoj blizini zvijezda koje orbitiraju.
Problem s gledanjem diskova prašine, pa čak i planeta u blizini njihovih zvijezda, je što su zvijezde toliko sjajnije od objekata koji ih okružuju. Zvijezde mogu biti milijarditostruko svjetlije od planeta u njihovoj blizini, što ih čini gotovo nemogućim vidjeti u bljesku. "Moć vrtloga leži u njegovoj sposobnosti da planete prikažu vrlo blizu svoje zvijezde, što još ne možemo učiniti za planete slične Zemlji", rekao je Gene Serabyn iz NASA-inog laboratorija za mlazni pogon (JPL). "Vorteks koronagraf možda je ključan za snimanje prvih slika blijedoplave točke poput naše."
"Moć vrtloga leži u njegovoj sposobnosti da prikaže planete vrlo blizu njihove zvijezde, što još ne možemo učiniti za planete poput Zemlje." - Gene Serabyn, JPL.
"Vorteks koronagraf omogućava nam da zavirimo u regije oko zvijezda u kojima se navodno formiraju ogromni planeti poput Jupitera i Saturna", rekao je Dmitri Mawet, znanstvenik iz NASA-inog laboratorija za mlazni pogon i Caltech, obje u Pasadeni. "Do sada smo mogli samo zamisliti plinske divove koji se rađaju mnogo dalje. Pomoću vrtloga, moći ćemo vidjeti planete kako kruže u blizini njihovih zvijezda kao što je Jupiter našem suncu ili oko dva do tri puta bliže onome što je bilo moguće prije. "
Umjesto da maskira svjetlost zvijezda, kao i druge metode gledanja egzoplaneta, vrtlog koronagraf usmjerava svjetlost dalje od detektora kombinirajući svjetlosne valove i otkazujući ih van. Budući da ne postoji okultna maska, vrtložni koronagraf može snimiti slike područja mnogo bliže zvijezdama nego što to mogu drugi koronagrami. Dmitri Mawet, znanstvenik koji je izumio novi koronagraf, uspoređuje ga s okom oluje.
"Instrument se naziva vrtlog koronagrafom jer je zvijezda usmjerena na optičku singularnost, što stvara tamnu rupu na mjestu slike zvijezde", rekao je Mawet. "Uragani imaju posebnost u svojim centrima gdje brzina vjetra pada na nulu - oluja oluje. Naš vrtlogni koronagraf u osnovi je oko optičke oluje u koju šaljemo zvijezdu. "
Rezultati vrtložnog koronagrafa predstavljeni su u dva rada (ovdje i ovdje) objavljena u Astronomskom časopisu za siječanj 2017. godine. Jednu od studija vodio je Gene Serabyn iz JPL-a, koji je ujedno i voditelj projekta Keck vortex. Ta studija predstavila je prvu izravnu sliku HIP79124 B, smeđeg patuljka koji je udaljen 23 AU od svoje zvijezde, u regiji koje tvori zvijezdu zvanom Scorpius-Centaurus.
„Sposobnost da se vidimo vrlo blizu zvijezda omogućuje nam i traženje planeta oko udaljenijih zvijezda, gdje bi se planeti i zvijezde činili bliže jedan drugom. Imati sposobnost istraživanja udaljenih zvijezda za planete važno je za hvatanje planeta koji se još formiraju “, rekao je Serabyn.
"Imati sposobnost pregledavanja udaljenih zvijezda za planete važno je za hvatanje planeta koji se još formiraju." - Gene Serabyn, JPL.
Druga od dvije vrtložne studije predstavila je slike protoplanetarnog diska oko mlade zvijezde HD141569A. Ta zvijezda zapravo ima tri diska oko sebe, a koronagraf je uspio snimiti sliku najdubljeg prstena. Kombinacija podataka vrtloga s podacima iz misija Spitzer, WISE i Herschel pokazala je da materijal koji formira planetu u disku čine zrna olivina veličine šljunka. Olivine je jedan od najzastupljenijih silikata u Zemljinom plaštu.
"Tri prstena oko ove mlade zvijezde ugniježđene su poput ruskih lutki i prolaze dramatične promjene koje podsjećaju na planetarnu formaciju", rekao je Mawet. „Pokazali smo da su silikatna zrna aglomerirana u šljunak, koji je građevni blok planetarnih embrija.“
Ove su slike i studije samo početak za vrtlog koronagrafa. Koristit će se za pregled mnogih više mladih planetarnih sustava. Konkretno, pregledat će planete u blizini takozvanih "linija smrzavanja" u drugim solarnim sustavima. To je područje oko zvjezdanih sustava u kojem je dovoljno hladno da se molekule poput vode, metana i ugljičnog dioksida kondenziraju u kruta ledena zrna. Sadašnje razmišljanje kaže da je linija smrzavanja razdjelnica između mjesta na kojem se stvaraju kameni i plinski planeti. Astronomi se nadaju da koronagraf može odgovoriti na pitanja o vrućim Jupiterima i vrućim Neptunima.
Vrući Jupiteri i Neptuni veliki su plinoviti planeti koji se nalaze vrlo blizu njihovih zvijezda. Astronomi žele znati da li su se ovi planeti formirali blizu linije smrzavanja, a zatim migrirali prema svojim zvijezdama, jer je nemoguće da se formiraju tako blizu svojih zvijezda. Pitanje je, koje sile su ih natjerale da se sele prema unutra? "Uz malo sreće, mogli bismo uhvatiti planete u procesu migracije kroz disk koji stvara planet gledajući ove vrlo mlade predmete", rekao je Mawet.
