Rechtstreeks naar sterren kijken is een slechte manier om planeten te vinden die om verre zonnen cirkelen, maar met behulp van een nieuwe techniek kunnen wetenschappers nu het sterrenlicht ziften om nieuwe exoplaneten te vinden die miljoenen keren zwakker zijn dan hun moedersterren.
'We zijn verblind door dit sterrenlicht', zegt Ben R. Oppenheimer, curator bij het American Museum of Natural History's Department of Astrophysics en hoofdonderzoeker voor Project 1640. 'Zodra we deze exoplaneten daadwerkelijk kunnen zien, kunnen we de kleuren bepalen die ze uitstoten. , de chemische samenstellingen van hun atmosfeer, en zelfs de fysische eigenschappen van hun oppervlakken. Uiteindelijk kunnen directe metingen, vanuit de ruimte uitgevoerd, worden gebruikt om de oorsprong van de aarde beter te begrijpen en om te zoeken naar tekenen van leven in andere werelden. ”
Met behulp van indirecte detectiemethoden hebben astronomen honderden planeten gevonden die in een baan om andere sterren draaien. De lichtsterren zenden echter tientallen miljoenen tot miljarden keren helderder uit dan het licht dat door planeten wordt weerkaatst.
Project 1640 is een geavanceerd telescoopbeeldvormingssysteem, samengesteld uit 's werelds meest geavanceerde adaptieve optische systeem, instrumenten en software. Het project wordt uitgevoerd met de 200-inch Hale-telescoop van Palomar Observatory in Californië. Ingenieurs van het American Museum of Natural History, California Institute of Technology en NASA's Jet Propulsion Laboratory hebben meer dan zes jaar aan het nieuwe systeem gewerkt.
De atmosfeer van de aarde veroorzaakt grote schade aan het sterrenlicht. Het verwarmen en koelen van de atmosfeer veroorzaakt turbulentie die een twinkelend effect creëert op het puntvormige licht van een ster. Optica binnen een telescoop vervormt ook licht. De instrumenten waaruit Project 1640 bestaat, manipuleren sterrenlicht door een spiegel meer dan 7 miljoen keer per seconde te vervormen om het fonkelen tegen te gaan. Dit levert een kristalhelder infraroodbeeld van de ster op met een precisie kleiner dan één nanometer; ongeveer 100 keer kleiner dan een typische bacterie.
"Rechtstreekse beeldvorming van planeten is een enorme uitdaging", zegt Charles Beichman, uitvoerend directeur van het NASA ExoPlanet Science Institute van het California Institute of Technology. 'Stel je voor dat je probeert een vuurvlieg rond een zoeklicht te zien draaien, meer dan duizend mijl verderop.'
Een coronagraaf, gebouwd door het American Museum of Natural History, dimt de ster optisch en laat andere hemellichamen in het gezichtsveld achter. Andere instrumenten helpen bij het creëren van een "kunstmatige zonsverduistering" in Project 1640. Slechts ongeveer een half procent van het oorspronkelijke licht blijft in de vorm van een gespikkelde achtergrond. Deze spikkels kunnen nog steeds honderden keren helderder zijn dan de schemerige planeten. De instrumenten regelen het licht van de spikkels om hun helderheid verder te dimmen. Wat het instrument creëert, is een donker gat waar de ster was geweest terwijl het het licht van alle planeten weerkaatste. Coördinatie van het systeem is van groot belang, zeggen de onderzoekers. Zelfs het kleinste lichtlek zou het ongelooflijk zwakke licht van planeten dat in een baan om een ster draait, overstemmen.
Voor nu focust Project 1640, 's werelds meest geavanceerde en meest contrastrijke beeldvormingssysteem, op heldere sterren relatief dicht bij de aarde; op ongeveer 200 lichtjaar afstand. Hun driejarige onderzoek omvat plannen om honderden jonge sterren in beeld te brengen. De planeten die ze kunnen vinden, zijn waarschijnlijk zeer grote lichamen van Jupiter-formaat.
"Hoe meer we over hen leren, hoe meer we ons realiseren hoe enorm verschillende planetaire systemen kunnen zijn van die van onszelf," zei Jet Propulsion Laboratory astronoom Gautam Vasisht. “Alle indicaties wijzen op een enorme diversiteit aan planetaire systemen, ver voorbij wat 10 jaar geleden werd gedacht. We staan aan de vooravond van een ongelooflijk rijk nieuw veld. ”
Lees meer over Project 1640: http://research.amnh.org/astrophysics/research/project1640
Afbeeldingsonderschrift: twee afbeeldingen van HD 157728, een nabije ster die 1,5 keer groter is dan de zon. De ster is in beide afbeeldingen gecentreerd en het licht is grotendeels verwijderd door het adaptieve optische systeem en de coronagraaf. Het resterende sterrenlicht laat een gespikkelde achtergrond achter waartegen zwakkere objecten niet te zien zijn. Aan de linkerkant is de afbeelding gemaakt zonder de ultraprecieze sterrenlichtregeling waartoe Project 1640 in staat is. Aan de rechterkant was de golffrontsensor actief en vormde zich een donkerder vierkant gat in het resterende sterrenlicht, waardoor objecten tot 10 miljoen keer zwakker konden worden gezien dan de ster. Afbeeldingen zijn gemaakt op 14 juni 2012 met Project 1640 op de 200-inch Hale-telescoop van het Palomar-observatorium. (Met dank aan Project 1640)
