В последние годы изучение экзопланет значительно продвинулось, во многом благодаря миссии Кеплера. Но эта миссия имеет свои ограничения. Кеплеру и другим технологиям сложно изобразить области, близкие к их звездам. Теперь новый инструмент под названием вихревой коронограф, установленный в Гавайской обсерватории Кек, позволяет астрономам смотреть на протопланетные диски, которые находятся в непосредственной близости от звезд, которые они вращают.
Проблема с просмотром дисков пыли и даже планет вблизи их звезд состоит в том, что звезды намного ярче, чем объекты, которые вращаются вокруг них. Звезды могут быть в миллиарды раз ярче, чем планеты, находящиеся рядом с ними, что делает почти невозможным их видеть в ярком свете. «Сила вихря заключается в его способности отображать планеты очень близко к их звезде, чего мы пока не можем сделать для планет, подобных Земле», - сказал Джин Серабин из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL). «Вихревой коронограф может стать ключом к получению первых изображений бледно-голубой точки, как у нас».
«Сила вихря заключается в его способности изображать планеты очень близко к их звезде, чего мы пока не можем сделать для планет, подобных Земле». - Джин Серабин, JPL.
«Вихревой коронограф позволяет нам заглянуть в области вокруг звезд, где предположительно образуются гигантские планеты, такие как Юпитер и Сатурн», - сказал Дмитрий Мау, научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА и Калифорнийского технологического института в Пасадене. «До сих пор мы могли только представить газовых гигантов, которые родились намного дальше. С помощью вихря мы сможем увидеть планеты, вращающиеся на орбите так близко к своим звездам, как Юпитер к нашему Солнцу, или примерно в два-три раза ближе, чем было возможно раньше ».
Вместо того, чтобы маскировать свет звезд, как другие методы просмотра экзопланет, вихревой коронограф перенаправляет свет от детекторов, комбинируя световые волны и подавляя их. Поскольку нет маски для маскировки, вихревой коронограф может захватывать изображения областей, гораздо более близких к звездам, чем другие коронографы. Дмитрий Мавет, ученый-исследователь, который изобрел новый коронограф, сравнивает его с глазом шторма.
«Инструмент называется вихревым коронографом, потому что звездный свет сосредоточен на оптической особенности, которая создает темную дыру в месте расположения изображения звезды», - сказал Мауэт. «Ураганы имеют особенность в своих центрах, где скорость ветра падает до нуля - глаз бури. Наш вихревой коронограф - это в основном глаз оптического шторма, куда мы посылаем звездный свет ».
Результаты вихревого коронографа представлены в двух статьях (здесь и здесь), опубликованных в Астрономическом журнале в январе 2017 года. Одно из исследований было проведено Джином Серабином из JPL, который также является руководителем вихревого проекта Keck. Это исследование представило первое прямое изображение HIP79124 B, коричневого карлика, который находится на расстоянии 23 а.е. от его звезды, в области звездообразования, называемой Скорпион-Центавр.
«Способность видеть очень близко к звездам также позволяет нам искать планеты вокруг более отдаленных звезд, где планеты и звезды будут появляться ближе друг к другу. Возможность наблюдения отдаленных звезд за планетами важна для ловли планет, которые все еще формируются », - сказал Серабин.
«Возможность наблюдения отдаленных звезд за планетами важна для ловли планет, которые все еще формируются». - Джин Серабин, JPL.
Во втором из двух исследований вихрей были представлены изображения протопланетного диска вокруг молодой звезды HD141569A. Эта звезда на самом деле имеет три диска вокруг нее, и коронограф смог запечатлеть изображение самого внутреннего кольца. Объединение данных вихрей с данными миссий Spitzer, WISE и Herschel показало, что планетообразующий материал в диске состоит из зерен оливина размером с гальку. Оливин является одним из самых распространенных силикатов в мантии Земли.
«Три кольца вокруг этой молодой звезды гнездятся, как русские куклы, и претерпевают драматические изменения, напоминающие планетарное образование», - сказал Мауэт. «Мы показали, что силикатные зерна агломерировали в гальку, которая является строительным материалом для эмбрионов планеты».
Эти изображения и исследования - это только начало вихревого коронографа. Он будет использован для рассмотрения многих других молодых планетных систем. В частности, он будет рассматривать планеты вблизи так называемых «морозных линий» в других солнечных системах. Это область вокруг звездных систем, где достаточно холодно, чтобы молекулы, такие как вода, метан и углекислый газ, могли конденсироваться в твердые, ледяные зерна. Современное мышление говорит, что линия мороза - это разделительная линия между тем, где формируются каменистые планеты и газовые планеты. Астрономы надеются, что коронограф сможет ответить на вопросы о горячих Юпитерах и горячих Нептунах.
Горячие Юпитеры и Нептуны - большие газообразные планеты, которые находятся очень близко к их звездам. Астрономы хотят знать, если эти планеты, сформировавшиеся вблизи линии мороза, затем мигрировали внутрь к своим звездам, потому что они не могут сформироваться так близко к своим звездам. Вопрос в том, какие силы заставили их мигрировать внутрь? «Если повезет, мы сможем поймать планеты в процессе миграции через формирующий планету диск, взглянув на эти очень молодые объекты», - сказал Мавет.
