Nowa technologia optyczna ułatwi poszukiwanie egzoplanet?

0

Zespół astronomów z należącego do University of Arizona – Obserwatorium Stewarda, wraz z naukowcami ze Szwajcarii, Niemiec i Holandii opracowali nowy sposób na wykrywanie i bezpośrednią obserwację planet pozasłonecznych, których światło kryło się w blasku gwiazd znajdujących się w centrum ich orbit. Co więcej, technika pozwala także na poszukiwanie obiektów znajdujących się bliżej swoich słońc niż było to do tej pory możliwe.

Podstawowym elementem systemu pozwalającego na obrazowanie planet jest specjalny, niewielki element wykonany ze szkła z naniesionym na jego powierzchnię, niezwykle złożonym wzorem. Za podstawę teoretyczną posłużyła teoria opracowana przez członka zespołu, Johna Codona, która została następnie użyta do stworzenia modelu matematycznego.

Wyniki modelowania posłużyły do opracowania specjalnej siatki wzoru, którego zadaniem jest znaczna redukcja efektu halo otaczającego gwiazdę, jednocześnie pozostawiając widoczne światło planety. W działaniu proces ten przypomina nieco pojawianie się gwiazd i planet w trakcie zaćmienia Słońca.

Następnie strukturę tą naniesiono na niewielkich rozmiarów dysk szklany, nazywany Apodizing Phase Plate (Płytą Apodyzacji Fazy), a sam dysk umieszczono na ścieżce optycznej teleskopu. Część światła przechodząca przez płytkę ulega dyfrakcji w halo gwiazdy, które następnie wygasza istniejące na uzyskanym obrazie.

W efekcie technika pozwala na szybkie obrazowanie planet gazowych o stosunkowo niedużych masach, znajdujących się znacznie bliżej swoich gwiazd. Dla porównania, gdyby obserwować nasz Układ Słoneczny poprzednimi metodami, pozwoliłyby one na wykrycie planet znajdujących się w odległości Neptuna i być może Urana, czyli obiektów orbitujących w odległości 20-30 jednostek astronomicznych (AU). Nowy system umożliwiłby jednak zaobserwowanie obiektów znajdujących się nawet 3-4 razy bliżej.

Do przetestowania nowej metody wykorzystano planetę Beta Pictoris b, znajdującą się w odległości około 63 lat świetlnych, zaobserwowaną już wcześniej przy użyciu teleskopu ESO VLT. Obiekt ten posiada masę prawdopodobnie od siedmiu do dziesięciu razy większą od Jowisza i porusza się w odległości około 7 AU od swojej gwiazdy, co czyni go najbliższą planetą, którą udało się zaobserwować bezpośrednio.

Nowe technika pozwoliła nie tylko na zobrazowanie egzoplanety, ale także po raz pierwszy umożliwiła śledzenie jej ruchu orbitalnego.

Przełożenie odległości w jakiej znajduje się Beta Pictoris b na Układ Słoneczny oznaczałoby możliwość obserwacji planet mniej więcej od orbity Saturna lub nawet Jowisza. Oznacza to, że technika prawdopodobnie jest w stanie poszukiwać planet w obszarze znajdującym się w odległości od 5 do 10 AU od gwiazd, co w większości układów zbliżonych do naszego wyznacza strefę, gdzie teoretycznie planety o dużej masie występują najczęściej.

{youtube}JDTXnodQIC4|500|306{/youtube}
ESO Webcast na temat planety Beta Pictoris b (ESO/Youtube/Best0fScience)

Co więcej – metoda pozwoli także na badanie pobliskich, jasnych gwiazd, które nie mogły być do tej pory obserwowane. Do takich gwiazd zalicza się również Alpha Centauri, obiekt podobny do naszego Słońca wchodzący w skład układu potrójnego, oddalony od Ziemi o zaledwie nieco więcej niż cztery lata świetlne.

Poprzednie metody obrazowania bezpośredniego wymagały niezwykłej precyzji i stabilności, ponieważ opierały się na wykorzystaniu precyzyjnie ustawionych, konwencjonalnych koronografów. Metoda APP jest wolna od tych wad, co pozwala na zacznie łatwiejsze i szybsze uzyskiwanie wyników.

Odkrycie zostało opublikowane w czasopiśmie Astrophysical Journal Letters. W programie brali udział naukowcy z Obserwatorium Stewarda, z Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologicznego, Europejskiego Obserwatorium Południowego, Uniwersytetu Leiden (Holandia) oraz niemieckiego Instytutu Astronomicznego Maxa Plancka.

Dalsze rozwinięcie tej metody może w niedalekiej przyszłości pozwolić również na bezpośrednie obserwowanie obiektów znajdujących się jeszcze bliżej swoich gwiazd, a także posiadających mniejsze masy.

(University of Arizona)

Montaż Apodizing Phase Plate (University of Arizona)

Obraz Beta Pictoris b uzyskany za pośrednictwem koronografu Apodizing Phase Plate (European Southern Observatory - ESO)

Share.

Comments are closed.