Останніми роками вивчення екзопланет значно розвинулось завдяки великій місі Кеплеру. Але ця місія має свої обмеження. Кеплеру та іншим технологіям складно зображувати регіони, близькі до зірок. Тепер новий інструмент під назвою вихровий коронаграф, встановлений у Гавайській обсерваторії Кек, дозволяє астрономам дивитись на протопланетарні диски, які знаходяться в дуже близькій близькості до зірок, на яких вони обходять.
Проблема з переглядом дисків пилу та навіть планет, близьких до їхніх зірок, полягає в тому, що зірки настільки яскравіші, ніж предмети, які на орбіті їх. Зірки можуть бути в мільярди разів яскравішими, ніж планети біля них, що робить їх майже неможливим побачити у відблиску. "Сила вихору полягає в його здатності зображувати планети дуже близько до своєї зірки, чого ми поки що не можемо зробити для планет, подібних до Землі", - заявив Джин Серабин з лабораторії реагування на реалізацію НАСА (JPL). "Вихровий коронаграф може бути ключовим для створення перших зображень блідо-синьої точки, як нашої".
"Сила вихору полягає в його здатності зображати планети дуже близько до своєї зірки, чого ми поки не можемо зробити для планет, подібних до Землі". - Джин Серабин, JPL.
"Вихровий коронаграф дозволяє нам зазирнути до регіонів навколо зірок, де нібито формуються гігантські планети, такі як Юпітер і Сатурн", - сказав Дмитрій Моует, науковий співробітник з НАСА "Лабораторія реактивного руху" і Калтех, обидва в Пасадені. «До цього ми тільки могли зобразити газових гігантів, які народжуються набагато далі. За допомогою вихору ми зможемо побачити планети, що обертаються навколо таких зірок, як Юпітер до нашого Сонця, або приблизно в два-три рази ближче, ніж це було можливо раніше ».
Замість того, щоб маскувати світло зірок, як інші методи перегляду екзопланет, вихровий коронаграф перенаправляє світло від детекторів, комбінуючи світлові хвилі та скасовуючи їх. Оскільки не існує окулянтної маски, вихровий коронаграф може знімати зображення регіонів, набагато ближчих до зірок, ніж інші коронаграфи. Дмитро Маует, науковий співробітник, який винайшов новий коронаграф, порівнює його з оком бурі.
"Прилад називають вихровим коронаграфом, оскільки зорове світло зосереджене на оптичній сингулярності, яка створює темну дірку в місці зображення зірки", - сказав Маует. «Урагани мають особливість у своїх центрах, де швидкість вітру падає до нуля - око бурі. Наш вихровий коронаграф - це в основному око оптичної бурі, куди ми відправляємо зіркове світло ».
Результати вихрового коронаграму представлені у двох роботах (тут і тут), опублікованих у січневому 2017 році Astronomical Journal. Одним із досліджень керував Джин Серабін з JPL, який також є керівником проекту вихору Keck. Це дослідження представило перше пряме зображення HIP79124 B, бурого карлика, який знаходиться на відстані 23 АС від своєї зірки, у зорі, що утворює зірку, під назвою Скорпій-Кентавр.
«Можливість бачити дуже близько до зірок також дозволяє нам шукати планети навколо більш віддалених зірок, де планети і зірки будуть виглядати ближче один до одного. Наявність здатності оглядати далекі зорі на планети важливо для лову планет, які все ще утворюються ", - сказав Серабин.
"Наявність здатності оглядати далекі зірки для планет важливо для лову планет, що ще формуються". - Джин Серабин, JPL.
Друге з двох вихрових досліджень представило зображення протопланетного диска навколо юної зірки HD141569A. Ця зірка насправді має три диски навколо себе, і коронаграф зміг зняти зображення найпотаємнішого кільця. Поєднання даних вихру з даними місій Шпітцер, WISE та Гершель показало, що матеріал, що утворює планету в диску, складається з зелень олівіну розміром з гальки. Олівін - один з найпоширеніших силікатів у мантії Землі.
"Три кільця навколо цієї молодої зірки вкладені як російські ляльки і зазнають кардинальних змін, що нагадують про планетарну формацію", - сказав Моует. "Ми показали, що силікатні зерна агломеровані в гальку, яка є будівельним блоком ембріонів планети".
Ці зображення та дослідження - лише початок для вихрового коронаграфу. Він буде використовуватися для перегляду ще багатьох молодих планетарних систем. Зокрема, він буде розглядати планети біля так званих "ліній морозу" в інших сонячних системах. Це область навколо зіркових систем, де досить холодно, щоб молекули, як вода, метан і вуглекислий газ конденсувалися в тверді, крижані зерна. Поточне мислення говорить про те, що лінія морозу - це роздільна лінія між тим, де утворюються скелясті планети та газові планети. Астрономи сподіваються, що коронаграф зможе відповісти на запитання про гарячі Юпітери та гарячі Нептуни.
Гарячі Юпітери та Нептуни - великі газоподібні планети, які знаходяться дуже близько до зірок. Астрономи хочуть знати, чи ці планети утворилися близько до лінії морозу, а потім перемістилися всередину до зірок, тому що неможливо сформуватися так близько до зірок. Питання в тому, які сили змусили їх просуватися всередину? "З невеликою долею ми можемо наздогнати планети в процесі міграції через платоутворюючий диск, дивлячись на ці дуже молоді об'єкти", - сказала Маует.
