Het is gewoon een felgele stip in een gevlekt veld van blauw, maar deze foto van de verre planeet 51 Eridani b heeft astronomen gonzen omdat het precies dat is: een foto. Deze weergave is deze week vrijgegeven door de Gemini Planet Imager en laat ons direct staren naar een jonge Jupiter-achtige wereld die ongeveer 100 lichtjaar verwijderd is.
gerelateerde inhoud
- Dead Star Shredding a Rocky Body biedt een voorproefje van het lot van de aarde
- Het is mogelijk om exoplaneten te zien zonder Schmancy-apparatuur
- Gliese 581g, de eerste Exoplanet die ooit in staat was om het leven te organiseren, bestaat eigenlijk niet
Ondanks talloze aankondigingen van nieuwe en exotische exoplaneten, waaronder veel die zogenaamd veel op de aarde lijken, is de overgrote meerderheid van werelden buiten ons zonnestelsel alleen via indirecte middelen gedetecteerd. Alle ideeën over hun atmosfeer, oppervlakken en vermogen om het leven te ondersteunen zijn, voor nu, ontwikkelde speculaties.
Bruce Macintosh aan de Stanford University en zijn collega's hopen dat allemaal te veranderen. Ze verleggen de grenzen van het planetaire fotograferen met de Gemini Planet Imager (GPI), een instrument dat in 2013 op de Gemini South telescoop in Chili is geïnstalleerd. Door het licht van een hele planeet te zien, kunnen wetenschappers chemische aanwijzingen over de samenstelling en temperatuur ervan pesten, waardoor een beter beeld ontstaat van de buitenaardse wereld.
"Directe beeldvorming is echt de techniek van de toekomst", zegt co-auteur Sasha Hinkley, een astronoom aan de Universiteit van Exeter. "Om een idee te krijgen van hoe deze sferen zijn, heb je spectroscopie nodig, en directe beeldvorming is daar geschikt voor."
Exoplaneten worden tegenwoordig meestal op twee manieren gevonden. Wanneer de planeet over het gezicht van zijn gastster beweegt, gezien vanaf de aarde, verandert hij het binnenkomende sterrenlicht enigszins - dit wordt een doorvoer genoemd. Als alternatief zoekt de radiale snelheidsmethode naar een ster die een beetje wiebelt in reactie op de aantrekkingskracht van een planeet die in een baan om de aarde draait. Dergelijk indirect bewijs verklaart de meeste van de bijna 2.000 bevestigde exoplaneten die tot nu toe zijn gevonden.
Slechts ongeveer een dozijn exoplaneten zijn in afbeeldingen gezien, en dit zijn allemaal zeer grote gasachtige werelden die ver van hun sterren verwijderd zijn. De planetaire metgezel van GU Piscium, ontdekt in 2014, is bijvoorbeeld 9 tot 13 keer de massa van Jupiter en 2000 keer zo ver van zijn ster als de aarde van de zon, het duurt ongeveer 163.000 jaar om een baan te voltooien. Ondertussen bevindt de controversiële wereld Fomalhaut b zich op een extreem elliptische baan die het van 4, 5 miljard mijl van zijn ster naar een kolossale 27 miljard mijl brengt.
De ster GU Piscium en zijn planeet, GU Psc b, zoals te zien in een gecombineerd beeld met behulp van infrarood en zichtbare gegevens van de Gemini South telescoop en de Canada-France-Hawaii Telescope. (The Gemini Observatory) GPI is ontworpen om planeten te zien die kleiner zijn en dichter bij hun sterren staan. Het maakt gebruik van adaptieve optica, waarbij kleine motoren het oppervlak van de spiegel van de telescoop tot duizend keer per seconde veranderen. De vormveranderingen compenseren de vervaging die optreedt wanneer licht van verre objecten door de atmosfeer van de aarde gaat, waardoor het kleinere doelen kan vinden. Het instrument heeft ook een coronagraaf, een apparaat dat het licht van een ster blokkeert om het gemakkelijker te maken om planeten in de buurt te zien.
In dit geval keek GPI naar de ster 51 Eridani en zag een planeet die rond 13 astronomische eenheden cirkelde, meer dan twee keer de afstand tussen Jupiter en onze zon. De oppervlaktetemperatuur van de planeet is ongeveer 800 graden Fahrenheit. Het is zo heet omdat het sterrenstelsel slechts 20 miljoen jaar oud is en de planeet nog steeds gloeit van de hitte van de formatie. Het team kon ook zien dat de atmosfeer voornamelijk methaan is, net als die van Jupiter.
Het bestuderen van afbeeldingen van werelden als 51 Eridani b kan helpen bij het oplossen van mysteries van planeetvorming, merkt Macintosh op. "Op 20 miljoen jaar oud, " herinnert het zich nog steeds het proces ", zegt hij. Een grote vraag is of planeten ter grootte van Jupiter snel groeien - op de schaal van duizenden jaren - of dat het een langzamer en stabieler proces is van miljoenen of tientallen miljoenen jaren. Omdat Jupiter zo groot is en zoveel massa gebruikt, kan het uitzoeken hoe het is ontstaan en hoe typisch het is, invloed hebben op modellen van hoe andere soorten planeten worden gevormd.
Hoewel directe beeldvorming een gevoel van grootte kan geven, is het niet zo goed in het beoordelen van de massa van een planeet, en het kan nog niets veel kleiner oplossen dan onze eigen Jupiter, tenzij de ster relatief zwak is en de planeet ongewoon helder is. "Je krijgt er geen rotsachtige planeten van, " zegt Macintosh. "Dat is voor de volgende generatie [van telescopen]."
In de tussentijd verfijnen GPI en een gerelateerd instrument, het Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research (SPHERE) aan de Very Large Telescope in Chili, de techniek en zoeken naar nieuwe werelden die klaar zijn voor hun close-ups.
Terwijl GPI alleen in infrarood ziet, zal SPHERE ook naar sterren in de buurt kijken om te zien of het planeten in zichtbaar licht kan oplossen, zegt Julien Girard, astronoom van het operationele personeel van de VLT. Het zal geen andere aarde kunnen zien - dat is waarschijnlijk een taak voor een ruimtetelescoop - maar het zal bewijzen dat het oplossen van dergelijke planeten mogelijk is, vooral omdat toekomstige technologieën een beter contrast bereiken in het licht dat de detectoren van de telescopen bereikt, zegt Girard. .
Hinkley denkt echter dat er een goede kans is dat een telescoop van de volgende generatie op de grond de eerste is die een foto kan maken van een rotsachtige planeet. "De zeer grote telescopen die over een jaar of tien online komen, de 30- en 40-meter klasse, kunnen het doen", zegt hij.
Het bereiken van dat stadium kan afhankelijk zijn van verbeteringen in adaptieve optica, maar het kan ook betekenen dat we ons moeten concentreren op de coronagraph en het vermogen om het licht van de ster te blokkeren verbeteren, zegt Ben Montet, een Ph.D. kandidaat bij het Centre for Astrophysics in Harvard. "De uitdaging is niet om het vage ding in beeld te brengen, maar om het heldere ding ernaast te blokkeren, " zegt hij.
Omdat deze verwachte verbeteringen online komen, zou een nabijgelegen sterrenstelsel zoals Tau Ceti, dat vergelijkbaar is met onze zon en slechts 11 lichtjaar verwijderd is, een goede kandidaat zijn om een kijkje te nemen. "Het is een van de eerste dingen waar ik mijn telescoop op zou richten, " zegt Hinkley.
