Zebranie szczegółowych informacji na temat egzoplanet jest niezwykle trudne. Ale teraz zespół korzystający z najnowocześniejszych technologii w Obserwatorium Keck zrobił duży skok w obserwacjach egzoplanet i wykrył wodę w atmosferze planety oddalonej o 179 lat świetlnych.
Układ słoneczny w centrum tego składa się z gwiazdy o nazwie HR 8799 i jej planet: HR 8799 b, c, d i e. System znajduje się 179 lat świetlnych stąd w gwiazdozbiorze Pegaza. Sama gwiazda jest gwiazdą o sekwencji głównej liczącej 30 milionów lat. Jest godny uwagi z wielu powodów, w tym z własnych dziwnych właściwości gwiezdnych. Ale było warte odnotowania z innego ważnego powodu. W 2008 r. Naukowcy ogłosili, że bezpośrednio obserwowali trzy egzoplanety wokół gwiazdy - HR 8799b, cid - za pomocą teleskopów Keck i Gemini. Następnie w 2010 r. Ogłosili odkrycie czwartej planety, HR 8799 e.
To najnowsze ogłoszenie opiera się na wcześniejszych pracach z 2008 roku, a astronomowie prowadzący to badanie nazywają najnowsze ogłoszenie „krokiem naprzód” na drodze do coraz lepszych zdjęć egzoplanet.
Nowe obserwacje dotyczą HR 8799 c, po raz pierwszy zaobserwowany w 2008 roku. Jest to młoda gigantyczna planeta gazowa o masie około 7 razy większej niż masa Jowisza, która krąży wokół swojej gwiazdy co 200 lat. Te nowe bezpośrednio obrazowane obserwacje potwierdzają obecność wody w atmosferze i potwierdzają brak metanu.
„Ten rodzaj technologii jest dokładnie tym, czego chcemy użyć w przyszłości, aby szukać oznak życia na planecie podobnej do Ziemi”. - Dimitri Mawet, autor badania, Caltech i JPL.
Te nowe obserwacje wynikają z silnego połączenia dwóch technologii teleskopów w Keck. Pierwszy to optyka adaptacyjna. Adaptacyjna optyka przeciwdziała rozmytym efektom ziemskiej atmosfery. Drugi to spektrometr w teleskopie Keck 2 zwany spektrografem kriogenicznym Echelle o bliskiej podczerwieni (NIRSPEC), spektrometrem o wysokiej rozdzielczości, który działa w świetle podczerwonym.
„Ten rodzaj technologii jest dokładnie tym, czego chcemy użyć w przyszłości, aby szukać oznak życia na planecie podobnej do Ziemi. Jeszcze nas tam nie ma, ale maszerujemy naprzód ”- mówi Dimitri Mawet, profesor astronomii w Caltech i naukowiec w JPL, którym Caltech zarządza dla NASA, i współautor badań, które przedstawiły te odkrycia.
Nowe odkrycia zostały opublikowane w czasopiśmie Astronomical Journal. Głównym autorem jest Ji Wang, wcześniej doktorant w Caltech, a obecnie adiunkt na Ohio State University.
Do tej pory astronomowie zobrazowali bezpośrednio kilkanaście egzoplanet. System HR 8799 to pierwszy system wieloplanetowy, który został bezpośrednio zobrazowany. Ale obrazy to tylko pierwszy krok w tym badaniu.
Po wykonaniu zdjęcia można analizować pod kątem składu chemicznego w ich atmosferze. Właśnie tutaj pojawia się spektroskopia. W tym przypadku kluczowe były wyrafinowane zdolności NIRSPEC.
NIRSPEC to instrument w teleskopie Keck 2, który działa w paśmie L w podczerwieni. Pasmo L to rodzaj światła podczerwonego o długości fali około 3,5 mikrometra i obszarze widma z wieloma szczegółowymi chemicznymi odciskami palców. „Pasmo L było wcześniej przeoczane, ponieważ niebo jest jaśniejsze przy tej długości fali”, mówi Mawet. „Gdybyś był kosmitą z oczami skierowanymi na pasmo L, zobaczyłbyś wyjątkowo jasne niebo. Przez tę zasłonę trudno dostrzec egzoplanety ”.
Łącząc spektrografię pasma L z optyką adaptacyjną, przezwyciężyli trudności w obserwowaniu planety, której światło prawie zagłusza jego gwiazda. Udało im się dokonać dokładnych pomiarów planety, potwierdzając obecność wody i brak metanu.
„Obecnie dzięki Keck możemy już dowiedzieć się o fizyce i dynamice tych gigantycznych planet egzotycznych, które niczym nie przypominają naszych planet Układu Słonecznego” - mówi Wang.
„Jesteśmy teraz bardziej pewni braku metanu na tej planecie”, mówi Wang. „Może to wynikać z mieszania się w atmosferze planety. Metan, którego spodziewalibyśmy się na powierzchni, mógłby zostać rozcieńczony, jeśli proces konwekcji prowadzi do głębszych warstw planety, które nie mają metanu ”.
Zespół Maweta przygotowuje się już do następnego i najnowszego instrumentu w Obserwatorium Keck. Nazywa się to KPIC (Keck Planet Imager and Characterizer). KPIC zastosuje optykę adaptacyjną i spektroskopię, ale dla jeszcze lepszego efektu. Dzięki KPIC astronomowie będą w stanie zobrazować planety, które są jeszcze słabsze i bliższe ich gwiazdom niż HR 8799c.
Przyszłość jest jeszcze jaśniejsza dla obrazowania egzoplanetowego. Technologia kryjąca się za optyką adaptacyjną i spektroskopią, która pomogła zobrazować tę planetę, zostanie wykorzystana w naszych przyszłych teleskopach.
„KPIC jest odskocznią do naszego przyszłego instrumentu Teleskopu Trzydziestometrowego”, mówi Mawet. „Na razie wiele się uczymy o niezliczonych sposobach, w jakie planety tworzą się w naszym wszechświecie”.
- Informacja prasowa: kamienie przejściowe Exoplanet
- Artykuł badawczy: Wykrywanie wody w atmosferze HR 8799 c za pomocą spektroskopii wysokodyspersyjnej w paśmie L wspomaganej przez optykę adaptacyjną
- Wpis w Wikipedii: HR 8799
- Artykuł badawczy: Bezpośrednie obrazowanie wielu planet krążących wokół gwiazdy HR 8799
- Obserwatorium Kecka: oprzyrządowanie teleskopowe
