Dobrodošli na najnoviji dio u našoj seriji o metodama lova na Exoplanet. Danas započinjemo s vrlo teškom, ali vrlo obećavajućom metodom poznatom kao Direct Imaging.
U posljednjih nekoliko desetljeća broj planeta otkrivenih izvan našeg Sunčevog sustava porastao je skokovima i granicama. Od 4. listopada 2018. u 2887 planetarnih sustava potvrđeno je ukupno 3.889 egzoplaneta, a 638 sustava ugostili su više planeta. Nažalost, zbog ograničenja s kojima su se astronomi morali suočiti, velika većina njih otkrivena je neizravnim metodama.
Do sada je otkriveno samo nekoliko planeta pomoću snimka dok orbitiraju oko svojih zvijezda (aka. Direct Imaging). Iako je zahtjevna u usporedbi s neizravnim metodama, ova je metoda najperspektivnija kada je u pitanju karakterizacija atmosfere egzoplaneta. Do sada je potvrđeno 100 planeta u 82 planetarna sustava pomoću ove metode, a očekuje se da će se još mnogo njih naći u skoroj budućnosti.
Opis:
Kao što bi ime sugeriralo, izravni imidž se sastoji od izravnog snimanja slika egzoplaneta, što je moguće pretraživanjem svjetla odraženog iz atmosfere planeta na infracrvenim valnim duljinama. Razlog za to je zato što je na infracrvenim valnim duljinama zvijezda vjerojatno samo oko milijun puta svjetlija od planete koja reflektira svjetlost, a ne milijardu puta (što je uobičajeno kod vizualnih valnih duljina).
Jedna od najočitijih prednosti izravnog oslikavanja je ta što je ona manje sklona lažnim pozitivnim rezultatima. Dok je tranzitna metoda sklona lažnim pozitivnim reakcijama u čak 40% slučajeva koji uključuju sustav jednog planeta (zahtijevaju naknadna promatranja), planete otkrivene metodom radijalne brzine zahtijevaju potvrdu (otuda zašto je obično uparena s metodom tranzita) , Suprotno tome, izravnim slikanjem omogućuju astronomi da zapravo vide planete koje traže.
Iako su prilike za korištenje ove metode rijetke, gdje god se mogu izvršiti izravne detekcije, ona može pružiti znanstvenicima dragocjene informacije o planeti. Na primjer, ispitivanjem spektra reflektiranih iz atmosfere planete, astronomi mogu dobiti vitalne podatke o njegovom sastavu. Ove informacije su svojstvene karakterizaciji egzoplaneta i određivanju je li potencijalno useljiv.
U slučaju Fomalhauta b, ova je metoda omogućila astronomima da saznaju više o interakciji planeta sa protoplanetarnim diskom zvijezde, postave ograničenja na masu planete i potvrde prisustvo masivnog prstenastog sustava. U slučaju HR 8799, količina infracrvenog zračenja koja se odražava iz njegove atmosfere egzoplaneta (u kombinaciji s modelima planetarne formacije) dala je grubu procjenu mase planeta.
Direct Imaging najbolje djeluje za planete koji imaju široku orbitu i posebno su masivni (poput plinskih divova). Također je korisno za otkrivanje planeta koji su postavljeni "licem prema gore", što znači da ne prolaze ispred zvijezde u odnosu na promatrača. To ga čini pozdravnim radijalnim brzinama, što je najučinkovitije za otkrivanje planeta koji su „rubovi na rubu“, gdje planete prolaze svoje zvijezde.
U usporedbi s drugim metodama, Izravni imidž je prilično težak zbog zamagljujućeg efekta svjetlosti zvijezde. Drugim riječima, vrlo je teško otkriti kako se svjetlost odbija od atmosfere planeta kada je njegova matična zvijezda toliko svjetlija. Kao rezultat toga, mogućnosti izravnog snimanja vrlo su rijetke koristeći trenutnu tehnologiju.
Planeti se uglavnom mogu otkriti pomoću ove metode samo kada orbitiraju na velikim udaljenostima od svojih zvijezda ili su posebno masivni. To ga čini vrlo ograničenim kada je u pitanju potraga za zemaljskim (aka. "Nalik zemaljskim") planetima koji orbitiraju bliže svojim zvijezdama (tj. Unutar zone nastanjivanja njihove zvijezde). Kao rezultat, ova metoda nije osobito korisna kada je u pitanju traženje egzoplaneta koji su potencijalno pogodni za život.
Primjeri istraživanja izravnog snimanja:
Prvo otkrivanje egzoplaneta ovom tehnikom dogodilo se u srpnju 2004. godine, kada je skupina astronoma koristila vrlo veliki teleskopski niz (VLTA) Europskog opservatorija za južni motiv da bi slikao planet nekoliko puta veću od mase Jupitera u neposrednoj blizini 2M1207 - smeđi patuljak smješten oko 200 svjetlosnih godina od Zemlje.
U 2005. godini dodatna zapažanja potvrdila su orbitu ove egzoplanete oko 2M1207. Međutim, neki su ostali sumnjičavi da je ovo bio prvi slučaj "izravnog snimanja", budući da je niska svjetlost smeđeg patuljaka omogućila otkrivanje planeta. Osim toga, zbog toga što orbitira smeđim patuljcem, neki su tvrdili da plinski div nije pravi planet.
U rujnu 2008. predmet je snimljen s razdvajanjem od 330 AU oko njegove zvijezde domaćina, 1RXS J160929.1? 210524 - koji se nalazi na 470 svjetlosnih godina u zviježđu Škorpion. Međutim, tek je 2010. potvrđeno da je planeta i pratilac zvijezde.
13. studenog 2008., tim astronoma objavio je da su pomoću svemirskog teleskopa Hubble snimili slike egzoplaneta koji orbitira oko zvijezde Fomalhauta. Otkriće je omogućeno zahvaljujući gustom disku plina i prašine koji je okruživao Fomalhaut i oštrom unutrašnjem rubu koji upućuje na to da je neki planet odbacio krhotine s puta.
Slijedite promatranja s Hubbleom su proizveli slike diska, što je astronomima omogućilo lociranje planeta. Drugi faktor koji pridonosi je činjenica da je ovaj planet, koji je dvostruko veći od Jupitera, okružen prstenastim sustavom koji je nekoliko puta deblji od Saturnovih prstenova, što je uzrokovalo da planeta prilično svijetli vidnom svjetlošću.
Istog dana astronomi koji su koristili teleskope iz opservatorija Keck i Gemini opservatorija objavili su da su snimili 3 planeta u orbiti oko HR 8799. Ovi planeti, mase 10, 10 i 7 puta veći od Jupitera, svi su otkriveni infracrvenom vezom valne duljine. To se pripisuje činjenici da je HR 8799 mlada zvijezda, a za planete oko nje se smatra da još uvijek zadržavaju dio topline svoje tvorbe.
2009. godine analizom slika iz 2003. otkrilo je postojanje planete u orbiti Beta Pictoris. 2012. godine astronomi koji su pomoću teleskopa Subaru u opservatoriju Mauna Kea objavili snimke "Super-Jupitera" (s masom od 12,8 Jupitera) koji orbitira oko zvijezde Kappe Andromedae na udaljenosti od oko 55 AU (skoro dvostruko udaljenost Neptuna od Sunce).
Tijekom godina pronađeni su i drugi kandidati, ali do sada oni ostaju nepotvrđeni kao planeti i mogli bi biti smeđi patuljci. Ukupno je 100 egzoplaneta potvrđeno metodom Direct Imaging (otprilike 0,3% svih potvrđenih egzoplaneta), a velika većina su bili plinski divovi koji su orbitirali na velikim udaljenostima od svojih zvijezda.
Međutim, očekuje se da će se to u skoroj budućnosti promijeniti budući da će teleskopi nove generacije i druge tehnologije postati dostupni. Tu se ubrajaju zemaljski teleskopi opremljeni adaptivnom optikom, poput Tridesetmetarskog teleskopa (TMT) i Magellan teleskopa (GMT). Uključuju i teleskope koji se oslanjaju na koronografiju (poput James Webb svemirskog teleskopa (JWST), gdje se uređaj unutar teleskopa koristi za blokiranje svjetlosti neke zvijezde.
Druga metoda koja se razvija je poznata kao "zvijezda", uređaj koji je postavljen tako da blokira svjetlost iz zvijezde prije nego što uopće uđe u teleskop. Za svemirski teleskop koji traži egzoplanete, zvijezda bi bila zasebna svemirska letjelica, dizajnirana da se postavi na pravoj udaljenosti i kutu kako bi blokirala svjetlost zvijezda koje su astronomi promatrali.
Ovdje imamo mnogo zanimljivih članaka o lovu na egzoplanete u časopisu Space Magazine. Evo što je tranzitna metoda ?, što je metoda radijalne brzine ?, što je metoda gravitacijskog mikroosjećanja ?, i Keplerov svemir: više planeta u našoj galaksiji nego zvijezda.
Astronomy Cast također ima zanimljive epizode na tu temu. Evo epizode 367: Spitzer radi egzoplanete i epizoda 512: izravne slike egzoplaneta.
Za više informacija provjerite NASA-ino stranicu o istraživanju egzoplaneta, stranicu planetarnog društva na ekstrasolarnim planetima i arhivu egzoplaneta NASA / Caltech.
izvori:
- NASA - Pet načina za pronalaženje egzoplaneta: izravna zamišljanja
- Wikipedija - Metode otkrivanja egzoplaneta: izravne slike
- Planetarno društvo - izravne slike
- Opservatorij Las Cumbres - izravne slike
