Dedikeret planetbilleder åbner øjnene for andre verdener

Et astronomisk instrument ved Subaru Telescope på Maunakea, der er specielt designet til at se planeter omkring andre stjerner, er blevet idriftsat med succes og er begyndt at afsløre fantastiske billeder af andre verdener efter næsten et årti med omhyggeligt arbejde. "Maunakea er det bedste sted på denne planet at se planeter i andre stjernesystemer. Nu, vi har endelig et instrument designet til at bruge dette bjergs specielle gaver, og resultaterne er betagende, " udbryder Dr. Thayne Currie, der forfattede det første videnskabelige resultatpapir.

Mens de første planeter nogensinde er set omkring en anden stjerne blev afbildet fra Maunakea, disse opdagelser blev gjort med generelle instrumenter. Med idriftsættelse af et nyt instrument ved Subaru Telescope kaldet SCExAO (Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics, link til SCExAO -teams webstedslink til SCExAO -projektwebsted), specielt designet og optimeret til at afbilde planeter ved at anvende eksperimentel teknologi, slutter sig til nyligt bestilte ekstreme AO-instrumenter i Chile og Arizona. Med SCExAO, Maunakea bekræfter sin førende rolle i den direkte påvisning og udforskning af andre verdener, til sidst dem, der kan ligne Jordens.

Indtil nu, omkring et dusin planeter er blevet direkte opdaget ved billeddannelsesteknikker ved hjælp af nuværende AO-systemer. Listen omfatter to fra Subaru-teleskopet (kappa And b og GJ 504 b. Disse planeter er 4 til 13 gange mere massive end Jupiter og placeret længere fra deres værtsstjerne end Neptun er fra vores sol.

At være et ekstremt AO-system, SCExAO giver os mulighed for at afbilde planeter med masser og orbitalseparationer meget mere som dem i vores eget solsystem ved bedre at kompensere for sløring af billeder på grund af turbulent luft på teleskopstedet. Sammenlignet med anlægget, multi-purpose AO-system (AO188) ved Subaru-teleskopet, SCExAO er i stand til at kompensere mere præcist for, hvordan atmosfæren slører billeder af stjerner og gør det hurtigere. Som resultat, SCExAO leverer nu langt, langt skarpere billeder:med reduceret blænding fra stjernen, billeddannelse svagere, flere solsystemlignende planeter bliver mulige (figur 1).

SCExAO H-bånd (1,6 mikron) data for benchmark direkte afbildede planetsystem HR 8799, som er vært for de første planeter, der nogensinde er direkte afbildet, demonstrerer systemets forbedrede muligheder i forhold til facilitets AO-systemer (figur 2). Planeterne omkring HR 8799 er svage i H-båndet sammenlignet med længere bølgelængder. Eksisterende facilitets AO-systemer, såsom det ved Keck eller Subaru-teleskoper, har hidtil opdaget to eller tre ud af de fire planeter på H-båndet. Imidlertid, SCExAO-ingeniørdata opnået i juli 2016 kombineret med HiCIAO-kameraet til almindelige formål registrerer dem alle fire og har en langt bedre følsomhed.

Opfølgende SCExAO-data opnået i efteråret 2016 for HR 8799 med den nye CHARIS integrerede feltspektrograf resulterede i endnu klarere detektioner af systemets tre indre planeter og højkvalitetsspektre, der vil give os mulighed for at diagnosticere den kemiske sammensætning af disse planeters atmosfærer. De seneste SCExAO/CHARIS-data (opnået i december) tyder på, at systemet er blevet yderligere forbedret, omtrent lige så følsomme over for at detektere planeter/planetdannende skiver på et minut, som den nuværende facilitet AO-systemer ville opnå på en time.

"Med SCExAO, vi kender ikke kun tilstedeværelsen af ​​en planet, men også dens karakter, såsom om den er overskyet, og hvilke molekyler den har, selv om den planet er titusinder af billioner af miles væk, " siger lederen af ​​SCExAO-projektet Dr. Olivier Guyon begejstret.

Tidlig opdagelse fra SCExAO

Efter blot et par nætter med at have opnået ægte ekstrem AO -kapacitet, SCExAO gjorde sin første opdagelse. oktober sidste år, SCExAO afslørede de første billeder af en affaldsskive omkring en stjerne kaldet HD 36546, en stjerne med 2 solmasser i stjernebilledet Tyren (Figur 3). Affaldsskiven ser næsten ud på kanten, er placeret omkring den dobbelte afstand fra sin stjerne, som Kuiperbæltet er fra Solen, og består sandsynligvis af affald, der er produceret som et biprodukt af isdannelse af isplaneter. Ved at sammenligne HD 36546's rumbevægelse med den for andre stjerner i lignende dele af himlen, holdet viste, at det sandsynligvis er medlem af en ung sammenslutning af stjerner født for omkring 3 til 10 millioner år siden. I så ung en alder, affaldsskiven omkring HD 36546 kan være den yngste affaldsskive, der nogensinde er blevet afbildet, og er et kritisk laboratorium til at studere de tidligste stadier af iskoletdannelse. Selvom SCExAO ikke opdagede nogen planeter, der var ansvarlige for at skulpturere denne affaldsskive, det opnåede planetdetektionsfølsomheder i løbet af dette tidlige stadium af dets udvikling, der konkurrerer med/matcher de bedste planetbilledsystemer fra andre steder, der er blevet fuldt idriftsat.

Dr. Nemanja Jovanovic, som har arbejdet på instrumentet, siger:"Vi vendte knap 'on'-kontakten til SCExAO og så allerede et nyt planetsystem. Fremtiden, som inkluderer en fuldt optimeret SCExAO er ekstremt lovende."

Forskningspapiret, der beskriver opdagelsen af ​​HD 36546 -disken, accepteres nu til offentliggørelse i Astrofysiske tidsskriftsbreve .

Hvad er det næste?

I 2017, SCExAO vil undergå yderligere forbedringer, der gør det muligt at forestille sig endnu svagere planeter, der kredser meget tættere på deres værtsstjerner. Kombination af SCExAO med en eksperimentel detektor, der er planlagt til levering i slutningen af ​​2017, vil i sidste ende give den mulighed for at opdage planeter, der er 10 til 100 gange svagere end dem, den kan se i øjeblikket. inklusive modne planeter i reflekteret lys. CHARIS vil fortsætte yderligere tekniske test i hele 2017 for at forbedre sine muligheder. SCExAO, kombineret med enten HiCIAO eller CHARIS, er tilgængelig til åben brug i 2017 for det verdensomspændende astronomiske samfund.

På længere sigt, SCExAO på Subaru Telescope er en forløber for den slags exoplanetbilledinstrumenter, der forestillede sig den næste generation af store teleskoper, især Thirty Meter Telescope. Dr. Currie proklamerer, "SCExAO er den type instrument, der en dag vil vise os en anden planet, der kan ligne Jorden. Det er den slags ny viden, der gør Thirty Meter Telescope det værd for Hawaii."