Undersøgelsen af eksoplaneter er kommet langt i de senere år takket være en stor del af Kepler-missionen. Men denne mission har sine begrænsninger. Det er vanskeligt for Kepler og for andre teknologier at afbilde regioner tæt på deres stjerner. Nu har et nyt instrument kaldet et virvelkorrespondent, der er installeret på Hawaiis Keck-observatorium, gjort det muligt for astronomer at se på protoplanetære diske, der ligger meget tæt på de stjerner, de kredser om.
Problemet med at se støvskiver og endda planeter tæt på deres stjerner er, at stjerner er så meget lysere end genstande, der kredser om dem. Stjerner kan være milliarder gange lysere end planeterne i nærheden af dem, hvilket gør det næsten umuligt at se dem i blænding. "Virvelens kraft ligger i dens evne til at afbilde planeter meget tæt på deres stjerne, noget vi ikke kan gøre for jordlignende planeter endnu," sagde Gene Serabyn fra NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL). "Virvelkorron afsnittet kan være nøglen til at tage de første billeder af en lyseblå prik som vores egen."
"Virvlenes kraft ligger i dens evne til at afbilde planeter meget tæt på deres stjerne, noget vi ikke kan gøre for jordlignende planeter endnu." - Gene Serabyn, JPL.
”Virvelkorrigionen giver os mulighed for at kigge ind i regionerne omkring stjerner, hvor kæmpe planeter som Jupiter og Saturn angiveligt dannes,” sagde Dmitri Mawet, forsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory og Caltech, begge i Pasadena. ”Før nu var vi kun i stand til at forestille os gigantkæmper, der er født langt længere ud. Med virvelen vil vi være i stand til at se planeter, der kredser så tæt på deres stjerner, som Jupiter er til vores sol, eller cirka to til tre gange tættere end hvad der var muligt før. ”
I stedet for at maskere lyset fra stjerner, ligesom andre metoder til at se eksoplaneter, omdirigerer vortex coronagraph lys væk fra detektorerne ved at kombinere lysbølger og annullere dem. Fordi der ikke er nogen okkult mask, kan vortex-afsnittet fange billeder af regioner, der er meget tættere på stjerner, end andre coronagraphs kan. Dmitri Mawet, forsker, der opfandt det nye punkt, sammenligner det med øjet af en storm.
"Instrumentet kaldes et virvelkorrespondent, fordi stjernelyset er centreret om en optisk singularitet, hvilket skaber et mørkt hul på stedet for stjernens billede," sagde Mawet. ”Orkaner har en singularitet i deres centre, hvor vindhastighederne falder til nul - stormens øje. Vores virvelkorrespondance er dybest set øjet af en optisk storm, hvor vi sender stjernelyset. ”
Resultaterne fra vortex-afsnittet præsenteres i to artikler (her og her), der blev offentliggjort i januar 2017 Astronomical Journal. En af undersøgelserne blev ledet af Gene Serabyn fra JPL, der også er leder af Keck virvelprojekt. Denne undersøgelse præsenterede det første direkte billede af HIP79124 B, en brun dværg, der er 23 AU fra sin stjerne, i den stjernedannende region kaldet Scorpius-Centaurus.
”Evnen til at se meget tæt på stjerner giver os også mulighed for at søge efter planeter omkring fjernere stjerner, hvor planeterne og stjernerne vises tættere på hinanden. At have evnen til at undersøge fjerne stjerner for planeter er vigtigt for at fange planeter, der stadig dannes, ”sagde Serabyn.
”At have evnen til at undersøge fjerne stjerner for planeter er vigtigt for at fange planeter, der stadig dannes.” - Gene Serabyn, JPL.
Den anden af de to virvelundersøgelser præsenterede billeder af en protoplanetær disk omkring den unge stjerne HD141569A. Denne stjerne har faktisk tre diske omkring sig, og afsnit var i stand til at fange et billede af den inderste ring. Kombination af virveldata med data fra Spitzer-, WISE- og Herschel-missionerne viste, at det planetdannende materiale på disken udgør kornstørrelse af olivin. Olivine er et af de mest rigelige silicater i Jordens kappe.
”De tre ringe omkring denne unge stjerne er indlejret som russiske dukker og gennemgår dramatiske ændringer, der minder om planetdannelse,” sagde Mawet. ”Vi har vist, at silikatkorn er agglomereret til småsten, som er byggestenene til planetembryoer.”
Disse billeder og undersøgelser er bare begyndelsen på vortex-afsnittet. Det vil blive brugt til at se på mange flere unge planetariske systemer. Især vil det se på planeter i nærheden af såkaldte 'frostlinjer' i andre solsystemer. Det er regionen omkring stjernesystemer, hvor det er koldt nok til molekyler som vand, methan og kuldioxid til at kondensere til faste, iskorn. Nuværende tankegang siger, at frostlinjen er skillelinjen mellem, hvor klippeplaneter og gasplaneter dannes. Astronomer håber, at dette afsnit kan besvare spørgsmål om hot Jupiters og hot Neptunes.
Hot Jupiters og Neptunes er store gasformige planeter, der findes meget tæt på deres stjerner. Astronomer vil vide, om disse planeter dannet tæt på frostlinjen derefter vandrede indad mod deres stjerner, fordi det er umuligt for dem at danne sig så tæt på deres stjerner. Spørgsmålet er, hvilke kræfter fik dem til at migrere indad? ”Med lidt held kan vi fange planeter i processen med at migrere gennem den planetdannende disk ved at se på disse meget unge objekter,” sagde Mawet.
