Az exoplanetek tanulmányozása sokat haladt az elmúlt években, nagyrészt a Kepler missziónak köszönhetően. Ennek a küldetésnek azonban vannak korlátai. Keplernek és más technológiáknak nehéz a csillagokhoz közeli régiókat ábrázolni. Most egy új, örvénykoronagráfnak nevezett műszer, amelyet a Hawaii Keck Obszervatóriumában telepítettek, lehetővé teszi a csillagászoknak, hogy olyan protoplanetáris lemezeket nézzenek meg, amelyek nagyon közel vannak a keringő csillagokhoz.
A porlemezek, sőt még a csillagukhoz közeli bolygók megtekintésének problémája az, hogy a csillagok sokkal fényesebbek, mint a körül keringő tárgyak. A csillagok milliárdszor fényesebbek lehetnek, mint a hozzájuk közeli bolygók, így szinte lehetetlenné válik őket a vakító fényben. "Az örvény ereje abban rejlik, hogy képeket képezzünk a csillagukhoz nagyon közel lévő bolygókra, és ezt még nem tehetjük meg a Föld-szerű bolygók számára" - mondta Gene Serabyn, a NASA sugárhajtású laboratóriumának (JPL). "Az örvénykoronagráf kulcsfontosságú lehet a halványkék pontok első képeinek elkészítéséhez, mint a miénk."
"Az örvény ereje abban rejlik, hogy képeket képezzünk a csillagokhoz nagyon közel lévő bolygókra, valamit, amit még nem tehetünk meg a Föld-szerű bolygók számára." - Gene Serabyn, JPL.
„Az örvénykoronagráf lehetővé teszi számunkra a csillagok környékén való peerálást, ahol állítólag olyan óriási bolygók alakulnak ki, mint a Jupiter és a Szaturnusz” - mondta Dmitri Mawet, a NASA Jet Propulsion Laboratory és a Caltech kutatója, mindkettő Pasadena-ban. „Korábban csak a távolabb született gázi óriások képesek voltak képeket képezni. Az örvény segítségével láthatjuk a csillagokhoz közel kerülő bolygót, ahogyan a Jupiter a napunk felé tart, vagy körülbelül kétszer-háromszor közelebb, mint ami korábban lehetséges volt. ”
A csillagok fényének elfedése helyett, az exoplanetek megtekintésének más módszereihez hasonlóan, az örvénykoronográf a fényhullámok kombinálásával és elvonásával irányítja a fényt a detektoroktól. Mivel nincs okkult maszk, az örvénykoronagráf a csillagokhoz sokkal közelebbi régiók képeit képes rögzíteni, mint a többi koronagráfok képesek. Dmitri Mawet, az új koronagráfot feltaláló kutató összehasonlítja azt a vihar szemével.
"A műszert örvénykoronagráfnak nevezzük, mivel a csillagfény optikai szingularitás középpontjában áll, amely sötét lyukat hoz létre a csillag képének helyén" - mondta Mawet. „A hurrikánok szingularitásuk van azok központjában, ahol a szélsebesség nullára esik - a vihar szemében. Vortex-koronagráfunk alapvetően egy optikai vihar szeme, ahova elküldjük a csillagfényt. ”
Az örvénykoronagráf eredményeit két cikk tartalmazza (itt és itt), amelyeket a 2017. januári Csillagászati Naplóban publikáltak. Az egyik tanulmányt Gene Serabyn, a JPL vezette, aki szintén a Keck örvényprojekt vezetője. Ez a tanulmány bemutatta a HIP79124 B, egy barna törpe, a csillagtól 23 AU távolságban lévő első közvetlen képet a Scorpius-Centaurus nevű csillagképző régióban.
„A csillagokhoz nagyon közel történő látás képessége lehetővé teszi számunkra, hogy bolygót keressünk egy távolabbi csillag körül, ahol a bolygók és a csillagok közelebb jelennek meg. A távoli csillagok felmérésének képessége a bolygók szempontjából fontos a még kialakuló bolygók elfogásához ”- mondta Serabyn.
"A távoli csillagok bolygók felmérésére való képessége fontos a még kialakuló bolygók elfogásához." - Gene Serabyn, JPL.
A két örvényvizsgálat közül a második a protoplanetáris korong képeit mutatta be a HD141569A fiatal csillag körül. Ennek a csillagnak három korongja van körülötte, és a koronagráf képes volt rögzíteni a legbelső gyűrű képét. Az örvényadatokat a Spitzer, a WISE és a Herschel missziók adataival kombinálva megmutatta, hogy a lemezen lévő bolygóképző anyag kavicsos méretű olivin szemcsékből áll. Az olivin a Föld köpenyének egyik legszélesebb körű szilikátja.
"A fiatal csillag körüli három gyűrű egymásba fészkel, mint az orosz babák, és drámai változásokon mennek keresztül, amelyek a bolygóképződésre emlékeztetnek" - mondta Mawet. "Megmutattuk, hogy a szilikát szemek kavicsokká agglomerálódtak, amelyek a bolygó embrióinak építőkövei."
Ezek a képek és vizsgálatok csak az örvénykoronagráf kezdete. Ezt sokkal több fiatal bolygórendszer megnézésére használják. Különösen az úgynevezett „fagyvonalak” közelében lévő bolygókra fog figyelni, amelyek más naprendszerekben vannak. A csillagrendszerek körüli régió, ahol elég hideg ahhoz, hogy a molekulák, például a víz, a metán és a szén-dioxid szilárd, jeges szemcsékké kondenzálódjanak. A jelenlegi gondolkodás azt mondja, hogy a fagyvonal az elválasztó vonal a sziklás bolygók és a gázbolygók kialakulása között. A csillagászok azt remélik, hogy a koronagráf válaszolhat a forró Jupiterről és a forró Neptunról szóló kérdésekre.
A forró Jupiter és Neptunes nagy gáznemű bolygók, amelyek csillagokhoz nagyon közel vannak. A csillagászok azt akarják tudni, hogy ezek a fagyvonalhoz közel kialakuló bolygók befelé vándoroltak-e a csillagok felé, mert lehetetlen számukra, hogy ilyen közel álljanak a csillagokhoz. A kérdés az, hogy milyen erők vezették őket befelé vándorolni? "Kis szerencsével elkaphatjuk a bolygót a bolygóképző korongon történő migráció során, ha ezeket a nagyon fiatal tárgyakat nézzük meg" - mondta Mawet.
