Studiul exoplanetelor a avansat foarte mult în ultimii ani, datorită în mare parte misiunii Kepler. Dar misiunea respectivă are limitele sale. Pentru Kepler și pentru alte tehnologii este dificil să imagineze regiuni apropiate de stelele lor. Acum, un nou instrument numit coronagraf de vortex, instalat la Observatorul Keck din Hawaii, permite astronomilor să privească discurile protoplanetare care se află foarte aproape de stelele pe care le orbitează.
Problema cu vizualizarea discurilor de praf și chiar a planetelor, aproape de stelele lor, este că stelele sunt mult mai strălucitoare decât obiectele care le orbitează. Stelele pot fi de miliarde de ori mai strălucitoare decât planetele din apropierea lor, ceea ce face aproape imposibil să le vezi în strălucire. "Puterea vortexului constă în capacitatea sa de a imagina planetele foarte aproape de steaua lor, lucru pe care nu îl putem face încă pentru planetele similare Pământului", a declarat Gene Serabyn de la Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA. „Coronagraful vortex poate fi esențial pentru a face primele imagini ale unui punct albastru pal ca al nostru.”
"Puterea vortexului constă în capacitatea sa de a imagina planetele foarte aproape de steaua lor, lucru pe care încă nu îl putem face pentru planetele similare Pământului." - Gene Serabyn, JPL.
"Coronagraful vortex ne permite să privim în regiunile din jurul stelelor unde se presupune că se formează planete uriașe precum Jupiter și Saturn", a spus Dmitri Mawet, om de cercetare al Jet Propulsion Laboratory NASA și Caltech, ambele din Pasadena. „Până acum, am putut doar să imaginăm giganți care se nasc mult mai departe. Cu vortexul, vom putea vedea planetele care orbitează atât de aproape de stelele lor, cât Jupiter este de soarele nostru, sau de aproximativ două-trei ori mai aproape decât ceea ce era posibil înainte. ”
În loc să mascheze lumina stelelor, ca și alte metode de vizualizare a exoplanetelor, coronagraful vortex redirecționează lumina departe de detectoare prin combinarea undelor de lumină și anularea lor. Deoarece nu există nicio mască ocultă, coronagraful vortex poate capta imagini din regiuni mult mai apropiate de stele decât alte coronagrafe. Dmitri Mawet, om de cercetare care a inventat noul coronagraf, îl compară cu ochiul unei furtuni.
„Instrumentul se numește coronagraf de vortex, deoarece lumina stelei este centrată pe o singularitate optică, care creează o gaură întunecată la locul imaginii stelei”, a spus Mawet. „Uraganele au o singularitate în centrele lor în care viteza vântului scade la zero - ochiul furtunii. Coronagraful nostru vortex este practic ochiul unei furtuni optice unde trimitem lumina stelei. "
Rezultatele din coronagraful vortexului sunt prezentate în două lucrări (aici și aici) publicate în Jurnalul Astronomic din ianuarie 2017. Unul dintre studii a fost condus de Gene Serabyn de la JPL, care este și șeful proiectului vortex Keck. Studiul a prezentat prima imagine directă a HIP79124 B, o pitică maro care se află la 23 UA de steaua sa, în regiunea formatoare de stele numită Scorpius-Centaur.
„Abilitatea de a vedea foarte aproape de stele ne permite, de asemenea, să căutăm planete în jurul stelelor mai îndepărtate, unde planetele și stelele ar apărea mai aproape împreună. Posibilitatea de a cerceta stele îndepărtate pentru planete este importantă pentru prinderea planetelor care încă se formează ", a spus Serabyn.
„Posibilitatea de a cerceta stele îndepărtate pentru planete este importantă pentru prinderea planetelor care încă se formează.” - Gene Serabyn, JPL.
Al doilea dintre cele două studii vortex a prezentat imagini ale unui disc protoplanetar în jurul tinerei stele HD141569A. Acea stea are de fapt trei discuri în jurul ei, iar coronagraful a fost capabil să surprindă o imagine a inelului cel mai interior. Combinând datele vortexului cu datele din misiunile Spitzer, WISE și Herschel, s-a arătat că materialul care formează planeta din disc este format din granule de olivină de dimensiuni de pietricele. Olivina este unul dintre cei mai abundenți silicați din manta Pământului.
„Cele trei inele din jurul acestei stele tinere sunt cuibărită ca niște păpuși rusești și suferă schimbări dramatice care amintesc de formarea planetară”, a spus Mawet. „Am arătat că boabele de silicat s-au aglomerat în pietricele, care sunt blocurile de construcție ale embrionilor planetei.”
Aceste imagini și studii sunt doar începutul pentru coronagraful vortexului. Acesta va fi folosit pentru a privi mai multe sisteme planetare tinere. În special, acesta va analiza planetele din apropierea așa-numitelor „linii de îngheț” din alte sisteme solare. Aceasta este regiunea din jurul sistemelor stelare unde este suficient de rece pentru ca molecule precum apa, metanul și dioxidul de carbon să se condenseze în boabe solide, cu gheață. Gândirea curentă spune că linia de îngheț este linia de împărțire între unde se formează planetele stâncoase și planetele cu gaz. Astronomii speră că coronagraful poate răspunde la întrebări despre Jupiterii fierbinți și Neptunele fierbinți.
Jupiterele calde și Neptunele sunt planete mari gazoase care se găsesc foarte aproape de stelele lor. Astronomii vor să știe dacă aceste planete s-au format aproape de linia de îngheț, apoi au migrat spre interior spre stelele lor, pentru că le este imposibil să se formeze atât de aproape de stelele lor. Întrebarea este: ce forțe i-au determinat să migreze spre interior? „Cu un pic de noroc, am putea prinde planete în procesul de migrare prin discul care formează planeta, privind aceste obiecte foarte tinere”, a spus Mawet.
