Det er bare en lysegul blip i et plettet felt af blåt, men dette billede af den vidtgående planet 51 Eridani b har astronomer forbløffet, fordi det er netop det: et billede. Denne visning blev udgivet af Gemini Planet Imager og lader os se direkte på en ung Jupiter-lignende verden, der er omkring 100 lysår væk.
Relateret indhold
- Dead Star Shredding a Rocky Body tilbyder en forhåndsvisning af Jordens skæbne
- Det er muligt at se eksoplaneter uden Schmancy-udstyr
- Gliese 581g, det første exoplanet, der fandt, at det har været i stand til at være vært for livet, eksisterer faktisk ikke
På trods af utallige meddelelser om nye og eksotiske eksoplaneter, inklusive mange, der angiveligt ligner meget Jorden, er langt de fleste verdener, der findes uden for vores solsystem, kun blevet opdaget via indirekte midler. Eventuelle ideer om deres atmosfære, overflader og evnen til at støtte livet er foreløbig uddannede spekulationer.
Bruce Macintosh ved Stanford University og hans kolleger håber at kunne ændre alt det. De skubber grænserne for planetarisk billedtagelse med Gemini Planet Imager (GPI), et instrument installeret i 2013 på Gemini South-teleskopet i Chile. Faktisk ser lyset fra en hel planet gør det muligt for forskere at drille kemiske ledetråde til dens sammensætning og temperatur, hvilket hjælper med at male et klarere billede af den fremmede verden.
"Direkte billeddannelse er virkelig fremtidens teknik, " siger studieforsker Sasha Hinkley, en astronom ved University of Exeter. "For at få en forståelse af, hvordan disse atmosfærer er, skal du bruge spektroskopi, og direkte billeddannelse er velegnet til det."
Eksoplaneter i dag findes normalt på en af to måder. Når planeten bevæger sig over sin værtsstjernes ansigt set fra Jorden, ændrer den den indkommende stjernelys lidt - dette kaldes en transit. Alternativt ser metoden med radial hastighed efter en stjerne, der vingler lidt som svar på træk fra en kredsende planet. Sådanne indirekte beviser tegner sig for de fleste af de næsten 2.000 bekræftede exoplaneter, der er fundet indtil videre.
Kun omkring et dusin exoplaneter er set på billeder, og alle disse er meget store, gassy verdener, der er langt fra deres stjerner. F.eks. Er den planetariske ledsager til GU Piscium, opdaget i 2014, 9 til 13 gange Jupiter-massen og 2.000 gange så langt fra dens stjerne som Jorden er fra solen, og det tager ca. 163.000 år at afslutte en bane. I mellemtiden befinder den kontroversielle verden Fomalhaut b sig på en ekstremt elliptisk bane, der tager den fra 4, 5 milliarder miles fra sin stjerne til en overordentlig 27 milliarder kilometer ud.
Stjernen GU Piscium og dens planet, GU Psc b, som det ses i et kombineret billede ved hjælp af infrarøde og synlige data fra Gemini South-teleskopet og Canada-Frankrig-Hawaii-teleskopet. (Gemini-observatoriet) GPI var designet til at se planeter, der er mindre og tættere på deres stjerner. Den bruger adaptiv optik, hvor små motorer ændrer overfladen på teleskopets spejl op til tusind gange pr. Sekund. Formændringerne kompenserer for sløring, der sker, når lys fra fjerne objekter passerer gennem Jordens atmosfære, hvilket hjælper den med at få øje på mindre mål. Instrumentet har også en coronagraph, en enhed, der blokerer for en stjerne lys for at gøre det lettere at se nogen planeter i nærheden.
I dette tilfælde så GPI på stjernen 51 Eridani og var i stand til at se en planet, der kredsede omkring 13 astronomiske enheder, mere end det dobbelte af afstanden mellem Jupiter og vores sol. Planetens overfladetemperatur er ca. 800 grader Fahrenheit. Det er så varmt, fordi stjernesystemet kun er 20 millioner år gammelt, og planeten glødes stadig af dannelsesvarmen. Holdet kunne også se, at dets atmosfære hovedsageligt er metan, ligesom Jupiters atmosfære.
At studere billeder af verdener som 51 Eridani b kunne hjælpe med at løse mysterier om planetdannelse, bemærker Macintosh. "Ved 20 millioner år gammel husker den stadig processen, " siger han. Et stort spørgsmål er, om planeter i Jupiter-størrelse akkrediterer hurtigt - i skala fra tusinder af år - eller om det er en mere langsom og stabil proces på millioner eller titusinder af år. Fordi Jupiter er så stor og bruger så meget masse, at finde ud af, hvordan det kom til at være, og hvor typisk det er, kunne påvirke modeller af, hvordan andre typer planeter dannes.
Selvom direkte billeddannelse kan give en følelse af størrelse, er den ikke så god til at bedømme en planets masse, og den kan endnu ikke løse noget meget mindre end vores egen Jupiter, medmindre stjernen er relativt svag og planeten er usædvanligt lys. ”Det kommer ikke til at give dig klippeagtige planeter, ” siger Macintosh. "Det er for den næste generation [af teleskoper]."
I mellemtiden forfininger GPI og et beslægtet instrument, den spektorpolarimetriske højkontrast-exoplanet-undersøgelse (SPHERE) ved Very Large Telescope i Chile teknikken og leder efter flere nye verdener, der er klar til deres nærbilleder.
Mens GPI kun ser infrarødt, vil SPHERE også se på nærliggende stjerner for at se, om det kan løse planeter i synligt lys, siger Julien Girard, driftspersonalets astronom ved VLT. Det vil ikke være i stand til at se en anden jord - det er sandsynligvis et job for et rumteleskop - men det vil bevise, at opløsning af sådanne planeter er mulig, især da fremtidige teknologier opnår bedre kontrast i lyset, der når teleskopdetektorerne, siger Girard .
Hinkley mener imidlertid, at der er en god chance for, at et næste generations teleskop på jorden måske er det første til at knipse et billede af en stenet planet. ”De meget store teleskoper, der kommer online om ti år eller deromkring 30- og 40-meters klassen, gør måske det, ” siger han.
At komme til dette trin kan afhænge af forbedringer i adaptiv optik, men det kan også betyde at fokusere på hovedafsnittet og forbedre evnen til at blokere stjernens lys, siger Ben Montet, ph.d. kandidat ved Center for Astrofysik i Harvard. "Udfordringen afbilder ikke den svage ting, men blokerer for den lyse ting ved siden af, " siger han.
Da disse forventede forbedringer kommer online, ville et nærliggende stjernesystem som Tau Ceti, der ligner vores sol og kun 11 lysår væk, være en god kandidat til at tage et kig. "Det er en af de første ting, jeg ville vende mit teleskop mod, " siger Hinkley.
