Studiet av eksoplaneter har avansert mye de siste årene, i stor grad takket være Kepler-oppdraget. Men det oppdraget har sine begrensninger. Det er vanskelig for Kepler og for andre teknologier å avbilde regioner nær stjernene sine. Nå et nytt instrument kalt et virvel coronagraph, installert på Hawaiis Keck Observatory, lar astronomer se på protoplanetære disker som ligger i umiddelbar nærhet til stjernene de går i bane.
Problemet med å se på støvplater, og til og med planeter, i nærheten av stjernene, er at stjerner er så mye lysere enn gjenstander som går i bane rundt dem. Stjerner kan være milliarder ganger lysere enn planetene i nærheten, noe som gjør det nesten umulig å se dem i gjenskinn. "Virvelens kraft ligger i dens evne til å avbilde planeter veldig nær stjernen deres, noe vi ikke kan gjøre for jordlignende planeter ennå," sa Gene Serabyn fra NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL). "Virvelens avsnitt kan være nøkkelen til å ta de første bildene av en lyseblå prikk som vår egen."
"Virvelens kraft ligger i dens evne til å avbilde planeter veldig nær stjernen deres, noe vi ikke kan gjøre for jordlignende planeter ennå." - Gene Serabyn, JPL.
"Virvelkorresponsen tillater oss å kikke inn i regionene rundt stjerner der gigantiske planeter som Jupiter og Saturn visstnok dannes," sa Dmitri Mawet, forsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory og Caltech, begge i Pasadena. ”Før nå var vi bare i stand til å forestille oss gassgiganter som er født mye lenger ute. Med virvelen vil vi kunne se planeter som går i bane så nær stjernene deres som Jupiter er for solen vår, eller omtrent to til tre ganger nærmere enn det som var mulig før. ”
I stedet for å maskere lyset fra stjerner, som andre metoder for å se på exoplaneter, omdirigerer vortex coronagraph lyset bort fra detektorene ved å kombinere lysbølger og avlyse dem. Fordi det ikke er noen okkult maske, kan virvelkorresponsen fange bilder av regioner mye nærmere stjerner enn andre kor. Dmitri Mawet, forskningsforsker som oppfant det nye avsnittet, sammenligner det med øyets storm.
"Instrumentet kalles en virvelkorrespondanse fordi stjernelyset er sentrert om en optisk singularitet, som skaper et mørkt hull på plasseringen av stjernenes bilde," sa Mawet. ”Orkaner har en enkelhet i sentrene der vindhastighetene synker til null - stormens øye. Vår virvelkorrespondanse er i utgangspunktet øyet av en optisk storm der vi sender stjernelyset. ”
Resultatene fra virvelkorrosjonen er presentert i to artikler (her og her) publisert i januar 2017 Astronomical Journal. En av studiene ble ledet av Gene Serabyn fra JPL, som også er leder for Keck virvelprosjekt. Denne studien presenterte det første direkte bildet av HIP79124 B, en brun dverg som er 23 AU fra stjernen, i den stjernedannende regionen kalt Scorpius-Centaurus.
"Evnen til å se veldig nær stjerner lar oss også søke etter planeter rundt fjernere stjerner, der planetene og stjernene vil vises nærmere hverandre. Å ha muligheten til å kartlegge fjerne stjerner for planeter er viktig for å fange planeter som fremdeles dannes, sier Serabyn.
"Å ha muligheten til å kartlegge fjerne stjerner for planeter er viktig for å fange planeter som fremdeles dannes." - Gene Serabyn, JPL.
Den andre av de to virvelstudiene presenterte bilder av en protoplanetær disk rundt den unge stjernen HD141569A. Den stjernen har faktisk tre disker rundt seg, og innledningen klarte å fange et bilde av den innerste ringen. Kombinasjon av virveldata med data fra oppdragene Spitzer, WISE og Herschel viste at det planetdannende materialet på disken består av kornstørrelse av olivin. Olivine er et av de mest tallrike silikatene i jordens mantel.
"De tre ringene rundt denne unge stjernen er nestet som russiske dukker og gjennomgår dramatiske forandringer som minner om planetarisk dannelse," sa Mawet. "Vi har vist at silikatkorn har agglomerert til småstein, som er byggesteinene til planetembryoer."
Disse bildene og studiene er bare begynnelsen på virvelens avsnitt. Det vil bli brukt til å se på mange flere unge planetariske systemer. Spesielt vil det se på planeter i nærheten av såkalte ‘frostlinjer’ i andre solsystemer. Det er regionen rundt stjernesystemer der det er kaldt nok til at molekyler som vann, metan og karbondioksid kondenseres til faste, isete korn. Nåværende tankegang sier at frostlinjen er skillelinjen mellom der steinete planeter og gassplaneter dannes. Astronomer håper at avsnittet kan svare på spørsmål om hot Jupiters og hot Neptunes.
Hot Jupiters og Neptunes er store gassformige planeter som finnes veldig nær stjernene deres. Astronomer vil vite om disse planetene som er dannet nær frostlinjen og deretter migrerte innover mot stjernene sine, fordi det er umulig for dem å danne seg så nær stjernene sine. Spørsmålet er, hvilke krefter fikk dem til å migrere innover? "Med litt hell kan vi fange planeter i ferd med å migrere gjennom den planetdannende disken ved å se på disse veldig unge gjenstandene," sa Mawet.
