Je to jen zářivě žlutá skvrna v strakatém poli modré, ale na tomto snímku vzdálené planety 51 Eridani b je astronomové nešťastná, protože to je právě to: obrázek. Tento pohled, uvolněný tento týden programem Gemini Planet Imager, nám umožňuje pohled přímo na mladý svět podobný Jupiteru, který je asi 100 světelných let daleko.
Související obsah
- Skartování mrtvého těla skalním tělem nabízí náhled osudu Země
- Je možné vidět exoplanety bez Schmancyho vybavení
- Gliese 581g, první exoplanet, který zjistil, že může být schopen hostit život, ve skutečnosti neexistuje
Přes nespočet oznámení o nových a exotických exoplanetech, včetně mnoha, které se údajně podobají Zemi, byla drtivá většina světů mimo naši sluneční soustavu detekována pouze nepřímými prostředky. Jakékoli představy o jejich atmosféře, površích a schopnosti podporovat život jsou prozatím vzdělané spekulace.
Bruce Macintosh na Stanfordské univerzitě a jeho kolegové doufají, že to všechno změní. Posouvají hranice planetárního snímání pomocí přístroje Gemini Planet Imager (GPI), který byl nainstalován v roce 2013 na dalekohledu Gemini South v Chile. Ve skutečnosti vidění světla z celé planety umožňuje vědcům dráždit chemické stopy na jejich složení a teplotě, což pomáhá malovat jasnější obraz mimozemského světa.
„Přímé zobrazování je skutečně technikou budoucnosti, “ říká spoluautorka studie Sasha Hinkley, astronomka na Exeterské univerzitě. "Abyste pochopili, jaké jsou tyto atmosféry, potřebujete spektroskopii a je k tomu vhodné přímé zobrazení."
Exoplanety dnes se obvykle nacházejí jedním ze dvou způsobů. Když se planeta pohybuje po tváři své hostitelské hvězdy, jak je vidět ze Země, mírně mění příchozí hvězdné světlo - nazývá se to tranzit. Alternativně metoda radiální rychlosti hledá hvězdu, která se mírně kolísá v reakci na tah obíhající planety. Takové nepřímé důkazy představují většinu z téměř 2 000 dosud potvrzených exoplanet.
Na obrázcích bylo vidět pouze asi tucet exoplanet, a všechny tyto jsou velmi velké plynné světy, které jsou daleko od jejich hvězd. Například planetární společník GU Piscium, objevený v roce 2014, je 9 až 13krát větší než hmotnost Jupiteru a 2 000 krát daleko od své hvězdy, jako je Země od Slunce, přičemž dokončení orbity trvá přibližně 163 000 let. Mezitím je kontroverzní svět Fomalhaut b na extrémně eliptické oběžné dráze, která jej odvádí ze 4, 5 miliardy mil od své hvězdy na neuvěřitelných 27 miliard kilometrů.
Hvězda GU Piscium a jeho planeta, GU Psc b, jak je vidět na kombinovaném snímku pomocí infračervených a viditelných dat z dalekohledu Gemini South a dalekohledu Kanada-Francie-Havaj. (Observatoř Gemini) GPI byl navržen tak, aby viděl planety, které jsou menší a blíže k jejich hvězdám. Používá adaptivní optiku, ve které malé motory mění povrch zrcadla dalekohledu až tisíckrát za sekundu. Změny tvaru kompenzují rozmazání, ke kterému dochází, když světlo ze vzdálených objektů prochází zemskou atmosférou, a pomáhá tak spatřit menší cíle. Nástroj má také koronograf, zařízení, které blokuje světlo hvězdy, aby bylo snazší vidět všechny blízké planety.
V tomto případě se GPI podíval na hvězdu 51 Eridani a byl schopen vidět planetu obíhající kolem asi 13 astronomických jednotek, což je více než dvojnásobek vzdálenosti mezi Jupiterem a naším sluncem. Povrchová teplota planety je asi 800 stupňů Fahrenheita. Je tak horké, protože hvězdný systém je starý jen 20 milionů let a planeta stále září zářením formačního tepla. Tým také viděl, že jeho atmosféra je většinou metanová, stejně jako atmosféra Jupitera.
Studium obrazů světů, jako je 51 Eridani b, by mohlo pomoci vyřešit záhady formování planety, poznamenává Macintosh. „Ve věku 20 milionů let si tento proces„ pamatuje “, říká. Jednou z velkých otázek je, zda planety velikosti Jupiter rychle rostou - v měřítku tisíců let - nebo jestli je to pomalejší a stabilnější proces miliónů nebo desítek milionů let. Protože Jupiter je tak velký a spotřebovává tolik hmoty, přijít na to, jak to přišlo a jak typické to může ovlivnit modely toho, jak se tvoří jiné typy planet.
I když přímé zobrazování může poskytnout smysl pro velikost, není tak dobré posoudit hmotnost planety a nemůže vyřešit nic mnohem menšího než náš vlastní Jupiter, pokud není hvězda relativně slabá a planeta není neobvykle jasná. „Nepomůže ti to skalnaté planety, “ říká Macintosh. "To je pro příští generaci [dalekohledů]."
Mezitím GPI a související nástroj Spectro-Polarimetric High-kontrast Exoplanet Research (SPHERE) na velmi velkém dalekohledu v Chile zdokonalují techniku a hledají další nové světy, které jsou připraveny na jejich detaily.
Zatímco GPI vidí pouze infračervené záření, SPHERE se také podívá na blízké hvězdy, aby zjistila, zda dokáže vyřešit planety ve viditelném světle, říká Julien Girard, astronom z operačního týmu na VLT. Nebude moci vidět jinou Zemi - to je pravděpodobně práce pro vesmírný dalekohled -, ale prokáže to, že řešení takových planet je možné, zejména když budoucí technologie dosáhnou lepšího kontrastu ve světle dosahujícím detektory dalekohledů, říká Girard. .
Hinkley si však myslí, že existuje dobrá šance, že by dalekohled nové generace na zemi mohl být první, kdo zachytí obrázek skalnaté planety. "Velmi velké dalekohledy, které přicházejí online asi za deset let, třída 30 a 40 metrů, by to mohly udělat, " říká.
Dosažení této fáze může záviset na zlepšení adaptivní optiky, ale může to také znamenat zaměření na koronograf a zlepšení schopnosti zablokovat světlo hvězdy, říká Ben Montet, Ph.D. kandidát na Centrum astrofyziky na Harvardu. „Výzvou není zobrazování slabé věci, ale blokování té světlé věci hned vedle ní, “ říká.
Protože tato očekávaná zlepšení přicházejí online, blízký hvězdný systém, jako je Tau Ceti, který je podobný našemu slunci a jen 11 světelných let daleko, by byl dobrým kandidátem na nahlédnutí. „Je to jedna z prvních věcí, kterou bych chtěl otočit dalekohledem, “ říká Hinkley.
