Det er bare en knallgul bliss i et flekkete felt av blått, men dette bildet av den vidt spredte planeten 51 Eridani b har astronomer forbløffet fordi det er nettopp det: et bilde. Denne visningen ble utgitt av Gemini Planet Imager, og lar oss se direkte på en ung Jupiter-lignende verden som er omtrent 100 lysår unna.
Relatert innhold
- Dead Star Shredding a Rocky Body Tilbyr en forhåndsvisning av Jordens skjebne
- Det er mulig å se eksoplaneter uten Schmancy-utstyr
- Gliese 581g, det første eksoplanettet som fant ut som kan ha vært i stand til å være vertskap for livet, eksisterer faktisk ikke
Til tross for utallige kunngjøringer om nye og eksotiske eksoplaneter, inkludert mange som visstnok ligner mye på Jorden, er de aller fleste verdener funnet utenfor solsystemet vårt bare blitt oppdaget via indirekte midler. Eventuelle ideer om deres atmosfære, overflater og evne til å støtte livet er foreløpig utdannede spekulasjoner.
Bruce Macintosh ved Stanford University og kollegene håper å endre alt dette. De skyver grensene for planetarisk fotografering med Gemini Planet Imager (GPI), et instrument installert i 2013 på Gemini South-teleskopet i Chile. Å se lyset fra en hel planet gjør at forskere faktisk kan tisse ut kjemiske ledetråder til dens sammensetning og temperatur, og hjelper med å male et tydeligere bilde av den fremmede verdenen.
"Direkte avbildning er virkelig fremtidens teknikk, " sier studieforfatter Sasha Hinkley, en astronom ved University of Exeter. "For å få en forståelse av hvordan disse atmosfærene er, trenger du spektroskopi, og direkte avbildning er tilpasset det."
Eksoplaneter i dag finnes vanligvis på en av to måter. Når planeten beveger seg over ansiktet til sin vertsstjerne sett fra Jorden, endrer den den innkommende stjernelysen litt - dette kalles en gjennomgang. Alternativt leter metoden for radial hastighet etter en stjerne som vingler litt som svar på trekningen fra en kretsende planet. Slike indirekte bevis utgjør de fleste av de nesten 2000 bekreftede eksoplanettene som hittil er funnet.
Bare rundt et titalls eksoplaneter har blitt sett på bilder, og alle disse er veldig store gassy verdener som er langt fra stjernene deres. For eksempel er planetens følgesvenn til GU Piscium, oppdaget i 2014, 9 til 13 ganger massen av Jupiter og 2000 ganger så langt fra stjernen som Jorden er fra solen, og tar rundt 163 000 år å fullføre en bane. I mellomtiden befinner den kontroversielle verdenen Fomalhaut b seg på en ekstremt elliptisk bane som tar den fra 4, 5 milliarder miles fra stjernen til en enorm 27 milliarder kilometer ut.
Stjernen GU Piscium og dens planet, GU Psc b, sett i et kombinert bilde ved hjelp av infrarøde og synlige data fra Gemini South-teleskopet og Canada-France-Hawaii Telescope. (Gemini-observatoriet) GPI ble designet for å se planeter som er mindre og nærmere stjernene deres. Den bruker adaptiv optikk der små motorer endrer overflaten på teleskopets speil opptil tusen ganger i sekundet. Formendringene kompenserer for uskarphet som skjer når lys fra fjerne gjenstander passerer gjennom jordas atmosfære, og hjelper den til å oppdage mindre mål. Instrumentet har også en coronagraph, en enhet som blokkerer lyset fra en stjerne for å gjøre det lettere å se noen planeter i nærheten.
I dette tilfellet så GPI på stjernen 51 Eridani og kunne se en planet som kretser rundt 13 astronomiske enheter, mer enn det dobbelte avstanden mellom Jupiter og solen vår. Planetens overflatetemperatur er omtrent 800 grader Fahrenheit. Det er så varmt fordi stjernesystemet bare er 20 millioner år gammelt, og planeten fremdeles gløder av formasjonsvarmen. Teamet kunne også se at atmosfæren for det meste er metan, akkurat som Jupiter.
Å studere bilder av verdener som 51 Eridani b kan bidra til å løse mysterier om planetdannelse, bemerker Macintosh. "Ved 20 millioner år gammel husker den fremdeles prosessen, " sier han. Et stort spørsmål er om planeter i Jupiter-størrelse trekker seg raskt sammen - i størrelsesorden tusenvis av år - eller om det er en mer langsom og jevn prosess på millioner eller titalls millioner år. Fordi Jupiter er så stor og bruker opp så mye masse, kan det å finne ut hvordan det ble til og hvor typisk det er, påvirke modeller av hvordan andre typer planeter dannes.
Selv om direkte bildebehandling kan gi en følelse av størrelse, er den ikke like god til å bedømme massen til en planet, og den kan ennå ikke løse noe mye mindre enn vår egen Jupiter med mindre stjernen er relativt svak og planeten er uvanlig lys. "Det kommer ikke til å gi deg steinete planeter, " sier Macintosh. "Det er for neste generasjon [av teleskoper]."
I mellomtiden foredler GPI og et beslektet instrument, Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research (SPHERE) på Very Large Telescope i Chile teknikken og leter etter flere nye verdener som er klare for deres nærbilder.
Mens GPI bare ser infrarødt, vil SPHERE også se på stjerner i nærheten for å se om det kan løse planeter i synlig lys, sier Julien Girard, driftsstabens astronom ved VLT. Den vil ikke kunne se en annen jord - det er sannsynligvis en jobb for et romteleskop - men det vil bevise at det er mulig å løse slike planeter, spesielt ettersom fremtidige teknologier oppnår bedre kontrast i lyset som når teleskopdetektorene, sier Girard .
Hinkley mener imidlertid det er en god sjanse for at et neste generasjons teleskop på bakken kan være den første til å knipse et bilde av en steinete planet. "De veldig store teleskopene som kommer på nettet om ti år eller så, 30- og 40-metersklassen, kan gjøre det, " sier han.
Å komme til det stadiet kan avhenge av forbedringer i adaptiv optikk, men det kan også bety å fokusere på andre ledd og forbedre evnen til å blokkere stjernens lys, sier Ben Montet, doktorgrad. kandidat ved Center for Astrophysics ved Harvard. "Utfordringen avbilder ikke den svake tingen, men blokkerer den lyse tingen rett ved siden av, " sier han.
Ettersom disse forventede forbedringene kommer på nettet, vil et stjernesystem i nærheten som Tau Ceti, som ligner solen vår og bare 11 lysår unna, være en god kandidat til å ta en titt. "Det er noe av det første jeg ville vendt teleskopet mot, " sier Hinkley.
